Снип нормы расхода цемента: Ошибка выполнения

Содержание

СНиП 82-02-95

СНиП 82-02-95 «Федеральные (типовые) элементные нормы расхода цемента при изготовлении бетонных и железобетонных изделий и конструкций» разработан в развитие СНиП 82-01-95.

Настоящий СНиП регламентирует федеральные (типовые) элементные нормы расхода цемента на приготовление бетонов для сборных и монолитных бетонных и железобетонных изделий и конструкций массового производства.

Федеральные (типовые) элементные нормы расхода цемента разработаны для всех тяжелых, мелкозернистых и легких бетонов, применяемых во всех видах строительства.

В основу базовых норм расхода цемента положены технологические и статистические зависимости производства бетона, полученные при применении материалов для бетона, качество которых соответствует действующим стандартам на эти материалы, а условия изготовления бетона, изделий и конструкций из него отвечают современному уровню отечественного производства. Приведенная в нормах система коэффициентов, учитывающая колебания показателей качества материалов для бетона и технологических режимов производства, позволяет осуществлять привязку базовых норм расхода цемента к конкретным условиям предприятий — изготовителей бетона, изделий и конструкций из него, а также рассчитывать усредненные и укрупненные нормы для заданных условий при различных параметрах оптимизации (минимизация стоимости или расхода ресурсов, максимизация производительности и т.

д.).

В отличие от ранее действующих норм расхода цемента (СНиП 5.01.23-83 и других нормативных документов), в которых единственным параметром оптимизации было снижение расхода цемента посредством установления плановых заданий по его экономии, в настоящих нормах приведены технологически и статистически обоснованные коэффициенты, применение которых дает возможность оценить и учесть влияние вариации основных условий производства на расход цемента при безусловном обеспечении всех нормируемых показателей качества бетона.

В типовых элементных нормах впервые установлены дифференцированы минимальные расходы различных видов цементов, рассчитанные из условий обеспечения долговечности изделий и конструкций при различных условиях их эксплуатации, а также сняты необоснованные запреты и ограничения (на максимальный расход цемента, изменения режимов тепловой обработки, обязательное применение определенных видов и марок цемента, добавок и т.д.).

Все это позволит инженеру-технологу творчески подойти к процессу разработки и применения норм на конкретном производстве и получить при этом максимальный технико-экономический эффект.

Нормы расхода цемента для приготовления бетона


Расход материалов на 1 м3 бетона: оптимальная пропорция, особенности расчета и рекомендации

На строительной площадке любого уровня, от небоскрёба до дачного домика, не обойтись без бетона. Этот материал используется для заливки фундаментов, возведения стен в монолитном строительстве, устройства перекрытий и стяжек, в кладке кирпича и другого искусственного камня. Приготовление бетона в правильной пропорции не только обеспечивает долговечность и прочность конструкций, но и позволяет избежать лишних расходов на материалы.

Состав бетона

В простейшем случае бетон состоит из трёх компонентов:

  • Вяжущее вещество.
  • Заполнитель.
  • Вода.

Расход материалов на 1 м3 бетона определяется свойствами этих материалов. В качестве вяжущего вещества при производстве смеси используются цементы марок М100-М600 по прочности. При смешивании с водой образуется вязкая масса, при застывании которой образуется искусственный камень.

В роли заполнителя используют песок либо различные виды щебня. Это повышает прочность застывшего раствора, так как прочность щебня выше прочности цемента. Кроме того, применение заполнителя снижает усадку цементной смеси.

Кроме основных составляющих, в состав бетона включают различные добавки, придающие раствору дополнительные свойства: морозостойкость, водостойкость, цвет и пр.

Требуемый расход материалов на 1м3 бетона – щебня, цемента, песка — определяется исходя из требований к характеристикам смеси.

Основные характеристики бетона

Важнейшая характеристика бетона – его прочность на сжатие. В зависимости от нее устанавливается класс по прочности. Обозначается английской буквой «В» и цифрами, соответствующими прочности образца в Мпа. Выпускаются бетоны классов от В3,5 до В80, в гражданском строительстве наиболее применимы растворы В15 – В30. Кроме классов, для указания прочности может использоваться марка. Обозначается латинской литерой «М» и числом, соответствующим прочности в кг/см кв. Классы и марки довольно точно соотносятся между собой, например, раствор М200 соответствует классу В15, а М300 классу В22,5.

Расход материалов на 1 м3 бетона может существенно меняться в зависимости от требуемого класса или марки раствора.

Нужно заметить, что фактический класс бетона определяется только в лабораторных условиях на 28 день. Поэтому если необходимо точно знать марку смеси, то на этапе ее заготовки следует отлить несколько образцов – кубиков либо цилиндров высотой 100 мм. Возможно определить прочность бетона также приборным методом или молотком Кашкарова, но эти способы менее точны.

Выбор требуемого класса бетона

Требуемая марка бетона должна быть указана в проектной документации на объект строительства. В случае если стройка ведется самостоятельно, следует определиться с маркой смеси, так как это в решающей степени скажется на прочности и стоимости возводимого здания или сооружения.

Назначение бетонов наиболее распространенных марок приведено ниже.

  • М100 – используется для устройства подбетонки, установке паребриков, малых архитектурных форм;
  • М150 – применяется при устройстве дорожек, заделки опор ограждений;
  • М200 – для возведения стен, крылец;
  • М250 – изготовление монолитных фундаментов, ростверков, фундаментных плит, малонагруженных плит перекрытий, лестниц, подпорных стенок;
  • М300 – для любых нагруженных конструкций: стен, перекрытий, фундаментов;
  • М350 – несущие стены, колонны, перекрытия, балки, монолитные фундаменты.

Параметры песка

Для приготовления раствора используется песок различного происхождения: карьерный или речной. Второй более предпочтительней, так как имеет более крупный размер гранул и не содержит примесей. Карьерный песок может различаться по своему гранулометрическому составу. Предпочтительно использовать песок со средним и крупным размером гранул. Так как карьерный песок может иметь в своем составе глину или иные примеси рекомендуется его просеять.

Крайне важно обратить внимание на влажность песка. В зависимости от этого следует откорректировать количество добавляемой в смесь воды. С учетом влажности и гранулометрического состава плотность насыпного песка может варьироваться в пределах от 1,3 до 1,9 т/м куб, это нужно учитывать рассчитывая расход материалов на 1 м3 бетона.

Выбор щебня

Щебень в составе бетонной смеси повышает прочность бетона и снижает его усадку при застывании. При выборе щебня наибольшее значение имеют его фракция и происхождение.

В строительстве используется щебенка фракций:

  • от 5 до 20 мм;
  • от 20 до 40 мм;
  • от 40 до 70 мм.

В зависимости от сырья щебень классифицируют на:

  • Известняковый, на основе осадочных пород.
  • Гравийный из окатанных обломков пород.
  • Гранитный, получаемый дроблением гранитных и гранито-гнейсовых пород.

Лучшими параметрами по прочности обладает гранитный щебень, поэтому если бетон готовится для ответственных конструкций – фундаментов, колонн, перекрытий, то лучше использовать именно его. Нужно не забывать, что используемый щебень не должен содержать примесей, особенно глины.

Водоцементное соотношение

При производстве бетона первейшее значение имеет соотношение цемента и воды. Вода необходима для химической реакции гидротации цемента, приводящей к образованию цементного камня. Это соотношение в решающей степени определяет класс бетонной смеси. При этом важно учесть марку цемента.Чем меньше водоцементное соотношение, тем прочнее бетон. Минимальное соотношение, необходимое для гидротации цемента составляет 0,2. На практике используются бетоны с соотношением воды к цементу 0,3-0,5. Смеси с большим водоцементным соотношением практически не применяются.

Определение пропорций бетонной смеси

Как правило, для приготовления бетона используют цементы марок М400 и М500. На практике чтобы определить расход цемента на 1м3 бетона используют следующую таблицу.

Марка бетонаРасход цемента марки М500, кг/м3
М100180
М150210
М200250
М250310
М300360
М400410
М500455

Эти данные приведены для условий с нормальной температурой и влажностью воздуха, а также для цемента, параметры которого соответствуют указанным на упаковке. В реальной жизни следует предусмотреть излишек цемента 10-15 %.

Далее по известному количеству цемента вычисляют расход материалов на 1м3 бетона, оптимальная пропорция цемента к песку и щебню приведена в таблице.

Бетонпропорция долей цемента, песка и щебня
марка М400марка М500
М100Ц1 : П3.9 : Щ5,9Ц1 : П5,1 : Щ6,9
М150Ц1 : П3.0 : Щ4,9Ц1 : П4,0 : Щ5,7
М200Ц1 : П2.3 : Щ4,0Ц1 : П3,0 : Щ4,7
М250Ц1 : П1.7 : Щ3,2Ц1 : П2,3 : Щ3,8
М300Ц1 : П1.5 : Щ3,1Ц1 : П2,0 : Щ3,5
М400Ц1 : П1.1 : Щ2,4Ц1 : П1,3 : Щ2,6
М450Ц1 :П 1.0 : Щ2,0Ц1 : П1,2 : Щ2,3

Для примера, расход материалов на 1 м3 бетона М200 составит: цемент марки М500 — 240 кг, песок — 576 кг, щебень — 984 кг, вода — 120 л.

Изготовление бетона

При больших объемах бетонных работ целесообразно купить готовый бетон на ближайшем заводе с доставкой миксером. В условиях промышленного производства нормы расхода материалов на 1 м3 бетона выдерживаются достаточно строго. Если же такой возможности нет, можно приготовить необходимое количество смеси и в домашних условиях. Важно правильно оценить свои возможности – бетонирование отдельной конструкции необходимо проводить за один заход.

Перед затворением смеси определяют расход материалов на 1м3 бетона. Расчет нормы расхода составляющих делать не обязательно, достаточно воспользоваться нижеприведенной таблицей.

Марка производимого расвораСостав смеси, кг
Цемент М400ЩебёнкаПесокВода, л
М751731085946210
М1002121082871213
М1502371075856215
М2002901069794215
М2503361061751220
М3003851050706225

Смесь приготавливают в бетономешалке соответствующего объема, закладывая в нее отмеренные порции сухого цемента, просеянного песка и щебёнки.

Воду рекомендуется добавлять порциями в последнюю очередь.

Добавки

Помимо основных составляющих, в состав бетона добавляют добавки различного назначения:

  • Модификаторы. Предназначены для повышения прочности и увеличения морозостойкости бетона.
  • Пластификаторы. Повышают подвижность и водонепроницаемость смеси.
  • Регуляторы подвижности. Позволяют продлить срок схватывания, сохранить подвижность при транспортировке.
  • Антиморозные добавки. Обеспечивают нормальное схватывание раствора при отрицательных температурах, вплоть до минус 20 градусов.
  • Ускорители схватывания. Увеличивают скорость схватывания обеспечивая максимально быстрый набор прочности в первые сутки.

При применении добавок, расход материалов на 1 м3 бетона следует определять с учетом рекомендаций производителя. Нарушение инструкции по применению может иметь совершенно противоположный эффект.

fb.ru

Нормы расхода цемента и песка на бетон и другие растворы

Глядя на мешки с цементом и кучу песка, не каждый застройщик чувствует себя спокойно и уверенно. Его мучает вопрос: какую пропорцию нужно выбрать для раствора, чтобы он получился достаточно прочным и при этом не «съел» лишних денег?

Сыпать «на глаз» – глупо и опасно, особенно если речь идет об ответственных бетонных работах на фундаменте или кирпичной кладке. Следовать принципу «чем больше, тем лучше» – тоже не вариант. Когда счет идет на кубы, такое правило может разорить застройщика.

Еще один вопрос, возникающий по этому поводу: как проконтролировать работу строителей, которым поручено готовить раствор и бетон? За всем не уследишь, поэтому нет гарантии, что цемент не уйдет «налево», а фундамент и кладка в скором времени не будут разрушаться.

Если же заказчик точно знает каков нормативный расход цемента и песка на раствор, ему легче контролировать свои затраты и следить за использованием закупленных материалов.

«Дедовский метод» или действующий СНиП?

Опыт – вещь хорошая, но не следует забывать и о строительных нормативах. Они учитывают все факторы, сопутствующие приготовлению растворов и бетона (чистоту, крупность, влажность песка и щебня, активность цемента и качество воды).

Поэтому, готовясь к работам по заливке фундамента, стяжки или кладке стен, не ленитесь заглядывать в гостовские таблицы. В них вам потребуется всего одна-две строчки. В них четко расписано, каким должен быть расход цемента на куб раствора для получения необходимой прочности (марки).

Марка цемента

Марка раствора

Норма расхода цемента для изготовления 1м3 раствора

М400

М200

490 кг

М500

М200

410 кг

М400

М150

400 кг

М500

М150

330 кг

Вот простая «выжимка» из СНиП, которая поможет приготовить качественный раствор для кладки и стяжки. Изучив ее, помните о том, что приведенные нормы расхода немного отличаются от практических значений.

Причина состоит в том, что они выводятся из стандартных условий приготовления (температура воздуха +23С, песок средней зернистости, идеально чистый, его влажность не более 7% и т.д.). Обеспечить нормативные параметры замесов на стройке не реально, поэтому лучше закупать цемент с небольшим запасом (10-15%).

Ответ на вопрос, сколько цемента и песка нужно на куб бетона вам дадут такие нормативы:

Марка бетона

Расход цемента М500 кг/1м3

М100

170

М150

200

М200

240

М250

300

М300

350

М400

400

М500

450

Делая бетон, важно знать не только количество цемента и песка, но и нормативный объем щебня. Для такой работы будет полезна следующая таблица.

Объемные пропорции для различных марок бетона

Бетон, марка

Соотношение цемент/ песок/щебень

цемент М 400

цемент М 500

100

1,0 : 4,0 : 6,0

1,0 : 5,2 : 7,0

150

1,0 : 3,1 : 5,0

1,0 : 4,0 : 5,8

200

1,0 : 2,4 : 4,1

1,0 : 3,1 : 4,8

250

1,0 : 1,8 : 3,3

1,0 : 2,4 : 3,9

300

1,0 :1,6 : 3,2

1,0 : 2,1 : 3,6

400

1,0 : 1,1 : 2,5

1,0 : 1,4 : 2,7

450

1,0 : 1,0 : 2,1

1,0 : 1,2 : 2,4

Требуемый расход песка на 1м3 раствора – 1 кубометр. Некоторые застройщики заблуждаются, считая, что объем цемента увеличивает объем готовой смеси. Это не так. Цемент имеет очень тонкий помол, поэтому распределяется в пустотах между песком, не увеличивая общего объема бетона и раствора. Поэтому на 1м3 песка мы можем добавить и 200 и 400 кг цемента, получив тот же самый 1 куб раствора.

Воду в смесь добавляют по простой пропорции – половину от общего веса (не объема!) цемента. При этом нужно учитывать фактическую влажность песка и лить воду небольшими порциями, чтобы раствор или бетон не получились слишком жидкими.

Консистенция раствора по нормам определяется по величине осадки стандартного металлического конуса, опущенного в смесь. На стройке вам вряд ли удастся провести такое испытание. Поэтому просто помните о том, что густота кладочного раствора должна быть такой, чтобы он был не слишком жестким, а достаточно пластичным и не вытекал из швов. Для стяжки раствор и бетон должны быть средней густоты, чтобы их можно было легко уплотнить и выровнять правилом.

От чего зависит расход цемента?

Интуитивно каждый понимает, что расход этого вяжущего зависит от степени прочности конструкции, которую мы собираемся строить. Поэтому для фундамента нам потребуется бетон марки не ниже М300, а для стяжки будет достаточно раствора, прочностью 150 кг/см2 (М150).

Имеет значение и марка цемента, которая будет использоваться. Чем она выше (видно из таблиц), тем меньше будет расход вяжущего.

Расход цемента на штукатурку

«Классический» штукатурный раствор состоит из трех частей песка и одной части цемента (1:3).

Если средняя толщина слоя не превышает 12 мм, то на 1 м2 штукатурки нужно отвесить 1,6 кг цемента М400 или 1,4 кг цемента М500. Объем раствора на 1м2 рассчитать не сложно: 1м2х0,012 м = 0,012 м2 или 12 литров.

Расход цемента на кладку

Готовя цементно-песчаный раствор для кирпичной кладки, примите во внимание, что на строительство 1м2 стены толщиной в 1 кирпич (250 мм) потребуется не менее 75 литров раствора марки М100. Пропорция цемент (М400) – песок здесь составляет 1:4. Расход цемента на кладку кирпича при таком соотношении составит 250 кг на 1 куб песка.

Воду, как мы уже говорили, берут из расчета 1/2 от общего веса используемого цемента.

Переводя в понятные каждому «ведерные нормы» скажем, что на одно 10-ти литровое ведро цемента (М500) нам потребуется четыре ведра песка и 7 литров воды. Количество воды мы считаем, исходя из веса цемента в ведре (10 литров х1.4 кг х 0,5 = 7 литров).

Для оперативного определения потребности в цементном кладочном растворе для стен разной толщины (на 1 м3) можно воспользоваться следующей таблицей:

Вид кирпича

Толщина стен в кирпичах

0,5

(12см)

1

(25см)

1,5

(38см)

2

(51см)

2,5

(64см)

Обычный

(250х120х65мм)

Кирпич, шт.

420

400

395

394

392

Раствор, м3

0,189

0,221

0,234

0,240

0,245

Модулированный

(250х120х88мм)

Кирпич, шт.

322

308

296

294

292

Раствор, м3

0,160

0,200

0,216

0,222

0,227

Сколько купить мешков цемента?

Пока дело не дошло до замеса, застройщику важно знать, сколько мешков с цементом придется закупить. Здесь также следует отталкиваться от стандартных норм расхода.

Допустим, нам нужно подсчитать расход цемента на стяжку пола. Оптимальная пропорция для обеспечения высокой прочности – 1:4. Цемента для этой работы нам понадобится ¼ куба. Для перевода кубов в килограммы используют усредненный показатель насыпной плотности вяжущего: в 1 литре – 1,4 кг цемента.

1/4 часть куба это 250 литров. Умножив их на 1.4 кг, получим 350 кг цемента. Итак, нам всего придется закупить 350/50= 7 мешков цемента (по 50 кг) или 14 мешков по 25 кг.

Подсчитать расход вяжущего на 1 м2 стяжки можно «обратным ходом». При толщине в 10 см на заливку одного «квадрата» потребуется 0,1 м3 раствора. Цемента в нем содержится в 10 раз меньше, чем в 1 кубометре: 350 кг/10= 35 кг. Для стяжки толщиной в 5 см нам потребуется 35/2=17,5 кг цемента М500.

На норму расхода цемента сильно влияет такой его показатель, как активность. Она определяется экспериментальным путем при замесе контрольных образцов и испытании их на прочность. Для рядового застройщика такой метод не подходит. Практический метод, которым нужно пользоваться при покупке и перед использованием – срок хранения.

Потеря цементом своей активности может достигать 20 % за один месяц. Поэтому, продержав этот материал в гараже три месяца, вы вместо марки 500, указанной на этикетке, получите марку 400. Используя такой вяжущий материал для раствора или бетона, норму расхода берите именно для этой (пониженной) марки. Если же цемент ждет своего «звездного часа» полгода, то ни на что, кроме вывоза на свалку, он не годен.

Бдительность следует проявлять и при покупке вяжущего, требуя от продавца сертификат на покупаемую партию, в котором указана заводская дата выпуска.

remstroysam.ru

Нормы расхода цемента и песка на бетон и другие растворы

Глядя на мешки с цементом и кучу песка, не каждый застройщик чувствует себя спокойно и уверенно. Его мучает вопрос: какую пропорцию нужно выбрать для раствора, чтобы он получился достаточно прочным и при этом не «съел» лишних денег?

Сыпать «на глаз» — глупо и опасно, особенно если речь идет об ответственных бетонных работах на фундаменте или кирпичной кладке. Следовать принципу «чем больше, тем лучше» — тоже не вариант. Когда счет идет на кубы, такое правило может разорить застройщика.

Еще один вопрос, возникающий по этому поводу: как проконтролировать работу строителей, которым поручено готовить раствор и бетон? За всем не уследишь, поэтому нет гарантии, что цемент не уйдет «налево», а фундамент и кладка в скором времени не будут разрушаться.

Если же заказчик точно знает каков нормативный расход цемента и песка на раствор, ему легче контролировать свои затраты и следить за использованием закупленных материалов.

«Дедовский метод» или действующий СНиП?

Опыт – вещь хорошая, но не следует забывать и о строительных нормативах. Они учитывают все факторы, сопутствующие приготовлению растворов и бетона (чистоту, крупность, влажность песка и щебня, активность цемента и качество воды).

Поэтому, готовясь к работам по заливке фундамента, стяжки или кладке стен, не ленитесь заглядывать в гостовские таблицы. В них вам потребуется всего одна-две строчки. В них четко расписано, каким должен быть расход цемента на куб раствора для получения необходимой прочности (марки).

Марка цемента

Марка раствора

Норма расхода цемента для изготовления 1м3 раствора

М400

М200

490 кг

М500

М200

410 кг

М400

М150

400 кг

М500

М150

330 кг

Вот простая «выжимка» из СНиП, которая поможет приготовить качественный раствор для кладки и стяжки. Изучив ее, помните о том, что приведенные нормы расхода немного отличаются от практических значений.

Причина состоит в том, что они выводятся из стандартных условий приготовления (температура воздуха +23С, песок средней зернистости, идеально чистый, его влажность не более 7% и т. д.). Обеспечить нормативные параметры замесов на стройке не реально, поэтому лучше закупать цемент с небольшим запасом (10-15%).

Ответ на вопрос, сколько цемента и песка нужно на куб бетона вам дадут такие нормативы:

Марка бетона

Расход цемента М500 кг/1м3

М100

170

М150

200

М200

240

М250

300

М300

350

М400

400

М500

450

Делая бетон, важно знать не только количество цемента, но также нормативный объем песка и щебня. Для расчетов будет полезна следующая таблица.

Объемные пропорции для различных марок бетона

Бетон, марка

Соотношение цемент/ песок/щебень в литрах

цемент М 400

цемент М 500

100

1,0 : 4,1 : 6,1

1,0 : 5,3 : 7,1

150

1,0 : 3,2 : 5,0

1,0 : 4,0 : 5,8

200

1,0 : 2,5 : 4,2

1,0 : 3,2 : 4,9

250

1,0 : 1,9 : 3,4

1,0 : 2,4 : 3,9

300

1,0 :1,7 : 3,2

1,0 : 2,2 : 3,7

400

1,0 : 1,1 : 2,4

1,0 : 1,4 : 2,8

450

1,0 : 1,0 : 2,2

1,0 : 1,2 : 2,5

Требуемый расход песка на 1м3 раствора – 1 кубометр. Некоторые застройщики заблуждаются, считая, что объем цемента увеличивает объем готовой смеси. Это не так. Цемент имеет очень тонкий помол, поэтому распределяется в пустотах между песком, не увеличивая общего объема бетона и раствора. Поэтому на 1м3 песка мы можем добавить и 200 и 400 кг цемента, получив тот же самый 1 куб раствора.

Воду в смесь добавляют по простой пропорции – половину от общего веса (не объема!) цемента. При этом нужно учитывать фактическую влажность песка и лить воду небольшими порциями, чтобы раствор или бетон не получились слишком жидкими.

Консистенция раствора по нормам определяется по величине осадки стандартного металлического конуса, опущенного в смесь. На стройке вам вряд ли удастся провести такое испытание. Поэтому просто помните о том, что густота кладочного раствора должна быть такой, чтобы он был не слишком жестким, а достаточно пластичным и не вытекал из швов. Для стяжки раствор и бетон должны быть средней густоты, чтобы их можно было легко уплотнить и выровнять правилом.

От чего зависит расход цемента?

Интуитивно каждый понимает, что расход этого вяжущего зависит от степени прочности конструкции, которую мы собираемся строить. Поэтому для фундамента нам потребуется бетон марки не ниже М300, а для стяжки будет достаточно раствора, прочностью 150 кг/см2 (М150).

Имеет значение и марка цемента, которая будет использоваться. Чем она выше (видно из таблиц), тем меньше будет расход вяжущего.

Расход цемента на штукатурку

«Классический» штукатурный раствор состоит из трех частей песка и одной части цемента (1:3).

Если средняя толщина слоя не превышает 12 мм, то на 1 м2 штукатурки нужно отвесить 1,6 кг цемента М400 или 1,4 кг цемента М500. Объем раствора на 1м2 рассчитать не сложно: 1м2х0,012 м = 0,012 м2 или 12 литров.

Расход цемента на кладку

Готовя цементно-песчаный раствор для кирпичной кладки, примите во внимание, что на строительство 1м2 стены толщиной в 1 кирпич (250 мм) потребуется не менее 75 литров раствора марки М100. Пропорция цемент (М400) — песок здесь составляет 1:4. Расход цемента на кладку кирпича при таком соотношении составит 250 кг на 1 куб песка.

Воду, как мы уже говорили, берут из расчета 1/2 от общего веса используемого цемента.

Переводя в понятные каждому «ведерные нормы» скажем, что на одно 10-ти литровое ведро цемента (М500) нам потребуется четыре ведра песка и 7 литров воды. Количество воды мы считаем, исходя из веса цемента в ведре (10 литров х1.4 кг х 0,5 = 7 литров).

Для оперативного определения потребности в цементном кладочном растворе для стен разной толщины (на 1 м3) можно воспользоваться следующей таблицей:

Вид кирпича

Толщина стен в кирпичах

0,5

(12см)

1

(25см)

1,5

(38см)

2

(51см)

2,5

(64см)

Обычный

(250х120х65мм)

Кирпич, шт.

420

400

395

394

392

Раствор, м3

0,189

0,221

0,234

0,240

0,245

Модулированный

(250х120х88мм)

Кирпич, шт.

322

308

296

294

292

Раствор, м3

0,160

0,200

0,216

0,222

0,227

Сколько купить мешков цемента?

Пока дело не дошло до замеса, застройщику важно знать, сколько мешков с цементом придется закупить. Здесь также следует отталкиваться от стандартных норм расхода.

Допустим, нам нужно подсчитать расход цемента на стяжку пола. Оптимальная пропорция для обеспечения высокой прочности — 1:4. Цемента для этой работы нам понадобится ¼ куба. Для перевода кубов в килограммы используют усредненный показатель насыпной плотности вяжущего: в 1 литре – 1,4 кг цемента.

1/4 часть куба это 250 литров. Умножив их на 1.4 кг, получим 350 кг цемента. Итак, нам всего придется закупить 350/50= 7 мешков цемента (по 50 кг) или 14 мешков по 25 кг.

Подсчитать расход вяжущего на 1 м2 стяжки можно «обратным ходом». При толщине в 10 см на заливку одного «квадрата» потребуется 0,1 м3 раствора. Цемента в нем содержится в 10 раз меньше, чем в 1 кубометре: 350 кг/10= 35 кг. Для стяжки толщиной в 5 см нам потребуется 35/2=17,5 кг цемента М500.

На норму расхода цемента сильно влияет такой его показатель, как активность. Она определяется экспериментальным путем при замесе контрольных образцов и испытании их на прочность. Для рядового застройщика такой метод не подходит. Практический метод, которым нужно пользоваться при покупке и перед использованием – срок хранения.

Потеря цементом своей активности может достигать 20 % за один месяц. Поэтому, продержав этот материал в гараже три месяца, вы вместо марки 500, указанной на этикетке, получите марку 400. Используя такой вяжущий материал для раствора или бетона, норму расхода берите именно для этой (пониженной) марки. Если же цемент ждет своего «звездного часа» полгода, то ни на что, кроме вывоза на свалку, он не годен.

Бдительность следует проявлять и при покупке вяжущего, требуя от продавца сертификат на покупаемую партию, в котором указана заводская дата выпуска.

greensector.ru

Расход цемента для получения 1 м³ бетона

Бетон является материалом глобального применения в строительстве. Без него не обходятся при возведении какого-либо объекта. В последнее время возводится множество зданий, в технологии сооружения которых применяется каркасно-монолитная система, а этот факт, в свою очередь, значительно ужесточает качество производимой продукции.

Основное влияние на прочность бетона оказывает количество цемента, которое добавили в начальный раствор.

Важнейшей характеристикой для производства бетона является значение, показывающее расход цемента на 1м3 раствора в процессе его производства.

Раствор, который готов к применению, — это смесь четырех компонентов в различной пропорции. Удельный объем каждого компонента придает бетону те или иные свойства, в зависимости от будущих областей его применения. В подавляющем большинстве случаев для получения готового бетона используют цемент, песок, крупный наполнитель в виде щебня заданных размеров и воду. Количество цемента на 1 м3 производимого бетона, прежде всего, оказывает самое большое влияние на его прочность. Смесь таких материалов, как песок или щебень, принято называть заполнителем бетонной смеси.

Для приготовления смеси в заводских условиях на бетонных заводах четко придерживаются необходимой технологии. Смесь заводского производства поступает в готовом виде на строительный объект, и рабочие никаким образом уже не влияют на его качество. При возведении небольших объектов часто используют раствор не заводского производства, а собственного приготовления, прямо на строительной площадке. В этом случае для производства раствора требуется соблюдать нормы пропорций цемента и заполнителей бетонной смеси.

Технология приготовления бетона

Всегда берите марку цемента выше, чем марка бетона который хотите получить. Это поможет сэкономить цемент, при этом не сомневаясь в качестве бетона.

Чаще всего для приготовления бетонной смеси используют следующие пропорции компонентов. Цемент марки 400 — одна часть, заполнители — три части песка и пять частей щебня, вода — 0.7 части. Количество воды строго не регламентируется, а зависит от требуемой пластичности раствора. То есть в цифрах объемная доля выглядит так: 1:3:5. В массовом эквиваленте расход цемента для приготовления 1 м3 бетонной смеси составляет 300-350 кг. Это усредненное значение, применяемое для приготовления раствора самостоятельно на строительной площадке. Полученный таким путем раствор примерно соответствует бетону заводского приготовления марки м300, при использовании цемента м400.

Расход материалов зависит от места будущего применения бетона. Например, для закладки фундамента используют бетон более тяжелый, то есть пропорции материалов у него отличаются от бетона, который используется при возведении стен. Марки бетонов классифицируются определенными значениями: м100, м200, м250, м300 и т. д. Для каждой марки требуется определенный расход цемента на 1 м3 бетона. Цифры показывают предел прочности при сжатии в кгс на кв. см. Расход цемента в зависимости от марки раствора таков:

Расход воды и цемента чаще всего определяется по марке бетонного состава.

  • м100 — 150 кг;
  • м150 — 200 кг;
  • м200 — 240 кг;
  • м250 — 300 кг;
  • м300 — 320 кг;
  • м400 — 420 кг;
  • м500 — 450 кг.

Существует связь прочности раствора и количества цемента в нем. Если на производство 1 м3 бетонной смеси расходуется от 250 до 400 кг цемента, то его прочность растет пропорционально количеству цемента. В случае если расход цемента составляет менее 250 кг или более 400 кг на 1 м3 бетона, то его прочность падает. Этот факт следует учитывать при производстве бетона в домашних условиях. Часто добавляя больше, чем нужно, цемента, получают бетон, который впоследствии растрескивается. Вызывается это тем, что при избытке цемента, при его кристаллизации возникают сильные внутренние напряжения. Количество заполнителя не способно их снять, и застывший бетон через некоторое время трескается. Поэтому и уменьшать расход заполнителя раствора нельзя.

Выбор материалов для заполнителя осуществляется опять же в зависимости от сферы применения. Для заливки фундамента подойдет в качестве заполнителя щебень крупной фракции, а для заливки бетоном, к примеру, пешеходной дорожки, можно использовать гравий. Расход цемента на 1м3 при этом не меняется. Песок для приготовления бетона должен быть чистым, наличие глины в нем снизит качество бетона.

Расход цемента марки 400 составит 180-190 кг на метр кубический.

Одним из важных факторов в процессе получения раствора является метод смешивания входящих материалов, так как для качества требуется его однородность. Изначально смешивается цемент и песок до полного перемешивания, затем добавляется вода в небольшом количестве и в самом конце щебень или гравий. Консистенцию бетона регулируют объемным количеством воды.

В заводских условиях для достижения требуемой консистенции применяют способ так называемой усадки конуса. Для этого изготавливается металлический усеченный конус, желательно без швов, диаметр нижнего основания — 200 мм, верхнего — 100 мм. Высота устройства — 300 мм. Изготовленную смесь закладывают в конус, штыкуют, затем поднимают приспособление и смотрят на величину усадки смеси. То есть на ее оседание. Чем больше значение усадки, тем менее плотная смесь. Косвенное значение плотности в данном случае прямо пропорционально будущей прочности. Чем выше плотность, тем выше прочность. Однако при больших значениях плотности возникают трудности при укладке смеси или ее трамбовки. Это необходимо учитывать, так как плохо утрамбованный слой имеет поры, что влияет на его прочность, а также может привести к его растрескиванию. Перенасыщение водой ведет к увеличению осадки, это снижает прочность, но позволяет производить более сложные виды работ благодаря текучести смеси.

Разновидности цементных смесей

Свежесть купленного цемента проверяется так: сжав цемент в горсти, а потом отпустив, вы должны увидеть как он рассыпается. Если цемент остался комком — то это значит, что он впитал влагу.

В связи с широким применением бетонных смесей необходимо соблюдать пропорции его составляющих компонентов, в зависимости от места применения. Понятно, что 1м2 дорожного покрытия из бетона марки м500 дороже, чем из бетона марки м250, но это нивелируется последующей эксплуатацией дорожного покрытия. Более прочная цементная смесь прослужит намного дольше, что в итоге выгоднее, чем преждевременный капитальный ремонт дороги из-за использования менее прочного бетона. Тяжелые цементные растворы используются, как правило, при строительстве загруженных автодорог, их применение оправдано тем, что 1м2 бетона выдерживает значительно более высокие нагрузки, чем асфальт.

Существует еще и технология приготовления цементной смеси, где в качестве заполнителей применяют металлургические шлаки, как обычные, так и прошедшие грануляцию. Стоит отметить, что выбор подобных материалов для заполнителей цементной смеси значительно ухудшит ее качество. Прочностные характеристики раствора снизятся. Крайне не рекомендуется применять такой раствор для особо ответственных работ, таких как сооружение фундамента, опор, работающих на сжатие. Единственным преимуществом такого раствора является его цена. 1м3 шлакового бетона стоит меньше, чем, например, щебневого. Использование щебня из известняка также снижает прочность по сравнения с применением гранитного щебня.

Как видно из изложенного, 1 м3 раствора марки м500 в производстве значительно дороже, чем 1 м3 раствора марки м150, это видно по количеству цемента в нем. Поэтому выбор и применение должны исходить от конкретно поставленных задач при строительстве объектов. При выборе материалов для приготовления раствора необходимо обратить пристальное внимание на их качество, а также на срок годности цемента, чистоту песка, фракцию щебня, так как от этих материалов зависит конечное качество получаемого продукта.

Приблизительные пропорции для приготовления цементных растворов в домашних условиях. Смесь, эквивалентная бетону м200. Берут 1 ведро цемента м400, два ведра песка, шесть ведер щебня. Либо смесь, эквивалентная м300. Для приготовления берут 1 ведро цемента м500, три ведра песка, 5 ведер гранитного щебня. Эти данные носят приблизительный характер, так как при производстве цементных смесей в заводских условиях учитывается множество других факторов.

1pokirpichy.ru

Норма расхода цемента на 1м3 раствора для стяжки, кладки и штукатурки

Знание и соблюдение точной нормы вяжущего при приготовлении цементно-песочных и бетонных смесей позволяет избежать ошибок при подборе пропорций и расчете количества материалов. Отклонения от рекомендуемых СНиП значений в меньшую сторону приводит к снижению прочности раствора, в большую – к росту нецелевых затрат и ухудшению пластичности и трещиноустойчивости. Оптимальные результаты достигаются при одновременном учете строительных нормативов и сопутствующих факторов: требований к чистоте и сухости компонентов, активности вяжущего, размеров зерен наполнителя, составу воды, последовательности ввода ингредиентов, длительности и равномерности замеса.

Общие нормы

Взаимосвязь между требуемой маркой цементного раствора, видом используемого вяжущего и его массовым расходом на 1 кубометр отражена в таблице ниже:

Ожидаемая прочность Портландцемент Норма расхода на 1 м3, кг
М100 М300 390
М400 300
М500 250
М150 М300 510
М400 400
М500 330
М200 М400 490
М500 410
М300 М400 600
М500 510

Нормы вяжущего для приготовления бетонных смесей для сборных и монолитных ЖБИ и конструкций регламентированы СНиП 82-02-95, требования к общестроительным растворам – ГОСТ 28013. Расход инертного наполнителя зависит от объемов замеса, в большинстве случаев количество песка в кубометрах с ним совпадает. Касательно бетона это относится к щебню или гравию. На практике это означает, что расход песка на 1м3 раствора общестроительного назначения также равняется 1 кубу. Вода и вяжущее просто заполняют пространство между более плотными частицами, увеличение доли порошка на объеме не сказывается.

1. Нормы для кладочного раствора.

Марка прочности должна быть близкой, но не превышающей класс самих строительных блоков, игнорирование этого момента приводит к неправильному распределению нагрузки и ускоренной деформации кладки. Пропорции для цемента М400 и песка равняются 1:4, соответственно на 1 м3 кладочного раствора его понадобится около 350 кг (1/4 от общего объема умножают на насыпную плотность, измеряемую в кг/м3). Рекомендуемое соотношение В/Ц – 0,5, правильно приготовленная смесь должна быть пластичной и соскальзывающей с мастерка при наклоне свыше 40°, но ни в коем случае не стекающей.

2. Пропорции раствора для стяжек.

Минимальная марка прочности для заливки пола и нагружаемых участков лестницы – М150, готовить ее советуется на основе ПЦ не ниже М400. Оптимальными пропорциями признаны 1:3 при норме расхода цемента М400 в 490 кг, М500 – 410. П перерасчете на объемные доли это равняется 0,330 м3 или чуть меньше 7 мешков весом в 50 кг. Требования к подвижности высокие, допустимое В/Ц соотношение – 0,55, в идеале в состав вводится незначительная добавка пластификаторов. Эффективность функционирования стяжек зависит от тщательности выгонки воздуха и своевременного снятия верхнего слоя с выступившим молочком.

3. Нюансы замеса штукатурных растворов.

Для этих целей лучше всего подходят составы с комбинированным вяжущим (добавками гипса или извести), исключение делается лишь для наружного применения. Классические пропорции – 1:3, диапазон варьируется от 1:2 до 1:6, в зависимости от марки цемента и области эксплуатации штукатурки. Норма расхода на кубометр раствора в данном случае стандартная (см. таблицу выше). С целью улучшения теплоизоляционных характеристик или облегчения допускается замена 1 части пористой минеральной крошкой и пеностеклом.

Советы по приготовлению

Работы начинаются с расчета ориентировочного расхода и основных ингредиентов. Для нахождения количества кубов штукатурки делается измерения в нескольких точках (от 5 и выше на 1 плоскость), полученное значение усредняется и умножается в большую сторону. Аналогичные действия проводятся в отношении стяжки пола, но в ее случае помимо отклонений учитывается нормативная высота бетонного слоя – от 5-7 см.

Количество кладочного раствора в кубах находится с учетом размеров кирпича или блоков, потребности в армировании, толщины швов и площади возводимых стен, проще всего для этих целей использовать специальные таблицы.

Вне зависимости от назначения проводится подготовка компонентов и инструментов: промывка и сушка песка, проверка свежести вяжущего, обеспечение должного объема чистой и холодной воды. Ручной замес допустим только при приготовлении небольших порций: песок отмеряется с учетом ожидаемого расхода цемента и пропорций, ингредиенты смешиваются шпателем в сухом виде или просеиваются вместе через сито и затворяются в чистой и широкой емкости.

При использовании бетономешалки все компоненты вводятся наоборот – в воду, начиная с цемента и заканчивая засыпкой наполнителя с самым крупным размером зерен. Нормативные пропорции на 1 куб стоит перевести в ведра или емкости с известным объемом, заполнять чашу смесителя до верха не рекомендуется. Упрочнители стяжек, противоморозные добавки, пигменты или пластификаторы вводятся на последних минутах, как правило – растворенном виде (если иное не прописано в инструкции).

Порция воды для этих целей отмеряется от допустимого литража заранее, после заливки модификаторов состав перемешивается еще 1-2 минуты. Исключение делается лишь для фибры для стяжки, для ее равномерного распределения требуется не менее 5 минут вращения чаши. На один кубический метр раствора добавляется не более 5% примесей, контроль за разрешенной дозой обязателен.


 

Стандартная и практическая норма расхода цемента на 1 м³ бетона

Норма расхода цемента на 1 м³ бетона определяется в зависимости от требуемой марки раствора.

На помощь строителю придут нормативы ГОСТа. Для бетонного раствора М150 потребуется 400 кг цемента М400 или 330 кг цемента М500. Для более прочного бетона М200 необходимо взять 490 кг цемента М400 или 410 кг цемента М500. Приведенные данные являются усредненными и ориентировочными, ведь на практике учитывают дополнительные факторы при замешивании раствора: активность цемента, влажность щебня и песка, крупность заполнителя, качество жидкости. Но отталкиваться при составлении бюджета все равно приходится от норм расхода цемента на 1 м³ бетонного раствора, расписанных в государственных стандартах (плюс учитывать небольшой запас).

Пропорции компонентов в бетоне 


Сколько идет цемента на 1 куб бетона, а также каково соотношение вяжущего, крупного и мелкого заполнителя, знают опытные застройщики. Для создания качественного бетона используйте такие объемные пропорции:

  • Бетон М 100. Цемент прочности М 400, песок и щебень смешиваются в пропорциях 1:4:6. Если берете цемент М 500, пропорции меняются 1:5,2:7.
  • Бетон М 150. 1 часть цемента М 400 + 3,1 части песка + 5 частей щебня. Или 1 часть цемента М500 + 4 части песка + 5,8 частей щебня.
  • Бетон М 200. С портландцементом М 400: 1 часть Ц + 2,4 П + 4,1 Щ. С портландцементом М 500: 1 часть Ц + 3,1 П + 4,8 Щ.
  • Бетон М 250. Цемент М 400/песок/щебень берут в пропорциях 1 часть к 1,8 частей к 3,3 частям. Цемент М 500/песок/щебень имеет соотношение 1:2,4:3,9.
  • Бетон М 300. 1 ч. портландцемента М 400 + 1,6 ч. песка + 3,2 ч. щебня. Или 1 ч. портландцемента М 500 + 2,1 ч. песка + 3,6 ч. щебня.
  • Бетон М 400. 1 к 1,1 к 2,5 (цемент М 400/песок/щебенка). Или 1:1,4:2,7 (цемент М 500/песок/щебенка).
  • Бетон М 450. 1:1:2,1 (цемент М 400/песок/щебень). Либо 1 объемная часть цемента М 500 соединяется с 1,2 объемов песка и 2,4 объемов щебня.

Учитывая, сколько идет цемента в объемных частях на один кубометр бетонной смеси, помните, что допустимая ошибка при добавлении цемента — плюс-минус 1 кг. При добавлении щебенки расхождение с нормативами должно составить не более 5 кг.

Из-за тончайшего помола цемент не увеличивает общий объем раствора, кроме того, избыток цемента в бетоне приведет к растрескиванию застывшего материала. Оптимальный расчет количества цемента на 1 куб бетона приведет к идеальной густоте, жесткости, пластичности бетонного раствора, который впоследствии будет обладать хорошей прочностью и долговечностью. Также это дает возможность сэкономить финансовые ресурсы и не закупить лишние стройматериалы.

Сколько килограмм цемента в кубе бетона 


В зависимости от назначения бетонной смеси используются различные марки прочности бетона на сжатие. М означает «марка», а цифровой индекс показывает прочность на сжатие в кгс/см². Наиболее часто применяется бетон М 200 — для заливки дорожек и фундамента, а также бетон М 300, который используется для плит перекрытий, стен, лестниц. Сколько килограмм цемента должно входить в куб бетона различных марок, смотрите далее:

  • Бетон М 100 → 150 килограмм.
  • Бетон М 150 → 200 килограмм.
  • Бетон М 200 → 240 килограмм.
  • Бетон М 250 → 300 килограмм.
  • Бетон М 300 → 320 килограмм.
  • Бетон М 400 → 420 килограмм.
  • Бетон М 500 → 450 килограмм цемента.

Расчет количества цемента на один кубический метр бетона произведен, теперь следует разобраться с правильной технологией закладки компонентов. Все материалы должны быть чистыми и качественными. Смешав цемент с песком до состояния однородности, добавляется немного воды. Постепенно засыпается щебень (гравий), состав перемешивается и дополняется оставшейся водой.

Предыдущая запись Следующая запись

Расход цемента на 1 куб бетона: таблицы расхода

Первое, что волнует человека, который хочет построить себе дом или любое другое здание или сооружение, это расход строительных материалов. Несмотря на то, что бетон измеряется кубометрами и имеет определенную стоимость, самой дорогой его составляющей всё равно является цемент. Он намного дороже, чем все остальные входящие в его состав компоненты. Именно от цемента зависит стоимость бетона, но чем выше марка смеси, тем больше необходимо потратить цемента. Также существует определенный баланс между маркой и количеством, которое необходимо добавить в бетон. Несведущему человеку производить такие расчёты проблематично, поэтому необходимо изложить информацию очень доступно. Расход цемента на 1 куб бетона строго регламентирован строительными стандартами, а отклонение от этих норм чревато резким снижением качества и непредсказуемыми свойствами после застывания.

Расход цемента на 1 куб бетона

Самое лучшее представление информации подобного рода возможно только в табличном варианте. Пропорции эти сложились десятилетиями. Не стоит идти против строительных стандартов по ГОСТу. Ярким примером могут послужить строительные здания довоенной постройки, которые до сих пор стоят без малейшей трещины.

Таблица пропорций цемента марки М400, песка, щебня для изготовления требуемой марки бетона

Требуемая марка бетона

Пропорции по массе, Ц:П:Щ (килограмм)

Объемный состав на 1 л цемента, П:Щ (литров)

Получаемый объем бетона из 1 литра цемента (литров)

М100

1 : 4,6 : 7,0

4,1 : 6,1

7,8

М150

1 : 3,5 : 5,7

3,2 : 5,0

6,4

М200

1 : 2,8 : 4,8

2,5 : 4,2

5,4

М250

1 : 2,1 : 3,9

1,9 : 3,4

4,3

М300

1 : 1,9 : 3,7

1,7 : 3,2

4,1

М400

1 : 1,2 : 2,7

1,1 : 2,4

3,1

М450

1 : 1,1 : 2,5

1,0 : 2,2

2,9

Таблица пропорций цемента марки М500, песка, щебня для изготовления требуемой марки бетона

Требуемая марка бетона

Пропорции по массе, Ц:П:Щ (килограмм)

Объемный состав на 1 л цемента, П:Щ (литров)

Получаемый объем бетона из 1 литра цемента (литров)

М100

1 : 5,8 : 8,1

5,3 : 7,1

9,0

М150

1 : 4,5 : 6,6

4,0 : 5,8

7,3

М200

1 : 3,5 : 5,6

3,2 : 4,9

6,2

М250

1 : 2,6 : 4,5

2,4 : 3,9

5,0

М300

1 : 2,4 : 4,3

2,2 : 3,7

4,7

М400

1 : 1,6 : 3,2

1,4 : 2,8

3,6

М450

1 : 1,4 : 2,9

1,2 : 2,5

3,2

Как видите, чем выше марка цемента, тем меньше его требуется для того, чтобы создать ту или иную марку бетона. Однако следует быть осторожными с высокомарочными цементами из-за крайне быстрого срока застывания. Обычно такие смеси соединяют непосредственно на строительной площадке, а не на бетонном комбинате по той простой причине, что миксер не успеет довезти смесь до места назначения.

Расход цемента на 1м3 бетона в зависимости от марки цемента:

  • М-450 – 469 кг;
  • М-400 – 417 кг;
  • М-300 – 319 кг;
  • М-250 – 300 кг;
  • М-200 – 241 кг;
  • М-150 – 205 кг;
  • М-100 – 166 кг.

При изготовлении бетона, как правило, используют марку цемента M-400. Потому как при использовании цемента низкой марки нужно увеличивать количество цемента. Например если взять марку цемента М-300, то по сравнению с цементом марки M-400 его нужно взять больше на 30%.

Таблица расхода воды для получения заданной пластичности бетона

Требуемая пластичность бетона

Расход воды при наибольшем размере частиц заполнителей

(в л/куб. м.)

гравий, мм щебень, мм
10 20 40 80 10 20 40 80
Очень пластичный 215 200 185 170 230 215 200 185
Среднепластичный 205 190 175 160 220 205 190 175
Малопластичный 195 180 165 150 210 195 180 165
Непластичный 185 170 155 140 200 185 170 155

Оптимальное соотношение песка и щебня при изготовлении 1м3 бетона составляет: песка — 0,5 м3, щебня — 0,8 м3 и часть наполнителя. Для бетона марки М200, который используют для фундамента и дорожек, нужно 280 кг цемента, а для бетона марки М300 — 380 кг.

Таблица количества цемента в 1м

3 бетона
Марка бетона Количество цемента, л Количество цемента, кг
Бетон марки М-100 111 166
Бетон марки М-150 137 205
Бетон марки М-200 161 241
Бетон марки М-250 200 300
Бетон марки М-300 213 319
Бетон марки М-400 278 417
Бетон марки М-450 313 469

Используя данную таблицу, можно с легкостью установить сколько цемента вмещает в себя куб бетона при разных марках и различных задачах, стоящих перед бетоном.

От чего зависит расход цемента

Существует целый ряд факторов, которые существенно влияют на расход цемента:

  • Соблюдение пропорций. Только точная мера поможет создать бетон, строго соответствующий марке. Если этого не соблюдать, то лучше не строить здания и сооружения на грани прочностных возможностей, потому что это может быть чревато разломом.
  • Расход цемента на 1 куб высокомарочного бетона строго зависит и от марки самого цемента. Обычно пытаются брать только марку 400, потому что более быстрое застывание может создать на строительной площадке неразрушимую глыбу огромных размеров, которую затем придётся бурить и взрывать.
  • Адгезивные свойства наполнителей. Всё дело в том, что большое количество острых граней помогает создать устойчивую смесь даже при слабой марке или малом количестве цемента. Этим часто пользуются тогда, когда необходимо создавать ненагруженные конструкции, например, это могут быть декорации в ландшафтном дизайне. И это реальный способ существенно сэкономить средства.
  • При определенных пропорциях количество цемента влияет исключительно на время застывания, поэтому оно может быть уменьшено примерно на 20%. Опять же, речь идёт о ненагруженных конструкциях.

Перерасход цемента также очень плохо сказывается на качестве бетонной смеси. Граничные значения для каждой марки бетона определены неслучайно, потому что переизбыток может привести к перманентному растрескиванию. Если подойти детально к устройству бетона, то он является так называемой распределенной системой, где каждая его составляющая, начиная от арматуры и заканчивая песчинками, равномерно получает нагрузку. При переизбытке цемента возможно нарушение этого принципа, причём внутренние напряжения будут создаваться даже самим материалом при застывании. Все пропорции выведены на основании сложных инженерных и химических расчётов, поэтому пренебрегать ими нельзя.

Видео: как сделать бетон пропорциями цемента в ведрах

Как Китай израсходовал больше цемента за 3 года, чем США за весь 20-й век

В период с 2011 по 2013 год Китай израсходовал больше цемента, чем США за весь 20-й век.

Это настолько умопомрачительная статистика, что она ошеломила Билла Гейтса и вдохновила на создание хайку. Но может ли это быть правдой, и если да, то как? Да, экономика Китая росла невероятными темпами, и в ней проживает более чем в четыре раза больше людей, чем в Соединенных Штатах. Но 1900-е годы были периодом великой экспансии Америки, веком, когда США.С. построил почти все свои дороги и мосты, межгосударственную систему, плотину Гувера и многие из самых высоких в мире небоскребов. А Китай и США примерно одинакового размера с точки зрения географической площади, занимая третье и четвертое место в мире соответственно.

Статистика кажется невероятной, но, согласно правительственным и отраслевым источникам, она кажется точной. Более того, как только вы погрузитесь в цифры, вы обнаружите удивительно логичное объяснение, которое раскрывает некоторые интересные различия между двумя странами и некоторые зловещие факты о Китае.

Гейтс взял статистику у историка Вацлава Смила, который называет цемент «самым важным материалом с точки зрения массы в нашей цивилизации». (Если вам нужно освежить в памяти, цемент представляет собой порошкообразное известково-глинистое вещество, которое смешивают с водой и гравием или песком для получения бетона.) Смил получил свои оценки от Геологической службы США, чьи данные об использовании цемента в Америке в 20 веке ниже.

На этом графике показаны некоторые интересные экономические тенденции, в том числе спад в строительстве во время Великой депрессии, Второй мировой войны и рецессии начала 1980-х годов.Все потребление цемента в Америке за столетие составляет около 4,4 гигатонн (1 гигатонна составляет примерно 1 миллиард метрических тонн).

Для сравнения, Китай израсходовал около 6,4 гигатонн цемента за три года 2011, 2012 и 2013 гг., как показывают приведенные ниже данные лондонского отраслевого издания International Cement Review. Оценки Геологической службы США по потреблению цемента в Китае аналогичны: по словам Хендрика ван Осса, специалиста по сырьевым товарам из Геологической службы США, потребление цемента в Китае в период с 2010 по 2012 год составляло около 140 процентов от потребления цемента в США. С. потребление за 1900–99 гг.

Понятно, что количество цемента, которое Китай использовал в последние годы, просто ошеломляюще огромно. Здесь он в виде куба с видом на Чикаго.

В качестве парковки он покроет большой остров Гавайев:

Так как же Китай использовал так много цемента? Во-первых, страна урбанизируется историческими темпами, намного быстрее, чем США в 20 веке. Каждый год более 20 миллионов китайцев переезжают в города, что больше, чем живет в центре Нью-Йорка, Лос-Анджелеса и Чикаго вместе взятых.Это крупное изменение произошло менее чем за 50 лет. В 1978 году в городах проживало менее пятой части населения Китая. К 2020 году эта доля составит 60 процентов.

Города Китая были преобразованы, чтобы освободить место для этого притока людей. По некоторым оценкам, половина инфраструктуры Китая была построена с 2000 года, и по всей стране появляются новые железнодорожные сети, автомагистрали, плотины, аэропорты и многоэтажные жилые дома. Например, на картинке ниже показано, как изменился Восточный район Шанхая Пудун в период с 1987 по 2013 год.Вы можете понять, почему Спайк Джонз выбрал Пудун в качестве места для города будущего в недавнем фильме «Она».

Более впечатляющим, чем преобразование Шанхая, является рост дельты Жемчужной реки, мегаполиса на материковом Китае напротив Гонконга. По данным Всемирного банка, в 2010 году в производственном центре проживало 42 миллиона человек. Если рассматривать единую городскую территорию — что логично, поскольку все города здесь расположены вместе — дельта Жемчужной реки была бы крупнейшим городом в мире как по площади, так и по населению.

Что впечатляет чуть ли не больше, чем самые большие города Китая, так это невероятное количество «маленьких» городов, о которых никто никогда не слышал. В 2009 году в Китае насчитывался 221 город с населением более миллиона человек по сравнению с 35 в Европе. Даже относительно небольшие города, такие как Чжэнчжоу и Цзинань, более населены, чем Лос-Анджелес или Чикаго.

Помимо невероятной урбанизации Китая, есть еще несколько фактов, которые делают статистику по цементу еще более правдоподобной. Как отметил в заметке Goldman Sachs, население Китая сегодня лишь примерно в четыре раза больше, чем население США.с., но он в 15 раз больше, чем США в начале 20 века, и в 9 раз больше, чем США в 1950 году. В 1950 году в мире производилось примерно столько стали, сколько цемента; к 2010 году производство стали выросло в восемь раз, а производство цемента — в 25 раз. И если в США многие дома построены из дерева, то в Китае наблюдается относительная нехватка пиломатериалов. В отличие от США, многие люди в Китае живут в высотных или малоэтажных домах из цемента.

Наконец, цементная промышленность Китая намного больше, чем должна быть. Многие производители цемента в Китае принадлежат государству, и они получают выгоду от государственной поддержки и доступа к дешевому капиталу. Как и в других государственных отраслях промышленности с избыточными мощностями — алюминиевой, сталелитейной и судостроительной — цементный сектор Китая пережил период взрывного роста без особого внимания к качеству продукции или прибылям.

Эта крупная цементная промышленность также наносит большой ущерб окружающей среде. По оценкам ученых, на мировую цементную промышленность приходится около 5 процентов мировых выбросов углерода, и более половины мировых мощностей по производству цемента сосредоточено в Китае.

Более того, низкие стандарты качества строительства означают, что некоторые бетонные здания в Китае, возможно, придется снести и заменить всего через 20 или 30 лет. По данным Goldman Sachs, около трети цемента, который использует Китай, представляет собой низкосортный материал, который не будет использоваться в других странах.

Когда Билл Гейтс написал в своем блоге о ошеломляющем потреблении цемента в Китае, он указал, что проблема материалов является ключом к тому, чтобы помочь беднейшим людям в мире улучшить свою жизнь. Замена глинобитных полов бетонными улучшает санитарные условия; Мощение дорог бетоном позволяет овощам поступать на рынок, детям — в школу, а экономике — процветать. В Китае строительный бум стимулировал экономический рост, который вывел сотни миллионов людей из бедности.

И тем не менее, массовое использование цемента в Китае также указывает на более темную сторону экономики: потери, которые возникают при чрезмерном нисходящем экономическом планировании, и экологические потери роста любой ценой. Цементные траты Китая впечатляют, да, но они могут таить в себе семена более зловещей истории.

Цемент: самый разрушительный материал в мире или двигатель прогресса?

Ежегодно мы используем более 4 миллиардов метрических тонн цемента, и при его производстве выбрасывается почти 3 миллиарда метрических тонн CO2. И все же без этого материала не обойтись.

Так компании работают над снижением воздействия на окружающую среду. Это, несомненно, одно из самых знакомых явлений для всех нас. Он был рядом с нами в больнице, когда мы родились. Это было с нами в первый день в школе, почти наверняка в первый день на работе или в первый полет.Бетон, возможно, является отличительной чертой антропоцена. Несколько лет назад The ​​Guardian назвал его «самым разрушительным материалом на Земле». И все же Вацлав Смил, член Канадской академии наук, подсчитал, что если бы полы в самых бедных домах мира были сделаны из цемента, а не из земли, паразитарные заболевания уменьшились бы на 80 процентов.

Бетон является наиболее потребляемым материалом в мире, и, по данным Цюрихского политехнического института, с начала промышленной революции было отлито около 900 миллиардов метрических тонн (эквивалентно заливке 1-метрового слоя бетона на бетонную поверхность). весь Ирак).

Бетон, пожалуй, отличительная черта антропоцена.

Воздействие этого на экосистемы нетрудно представить. В последнее время мировое производство цемента (который, как мы увидим, не то же самое, что бетон) составляет немногим более 4 миллиардов метрических тонн в год (в 1995 году было менее 2 миллиардов). Китай является крупнейшим производителем с 2 200 миллионами метрических тонн. По данным Королевского института международных отношений Великобритании (Chatham House), в обычном сценарии мировое производство цемента, обусловленное растущей урбанизацией и инфраструктурными проектами в менее экономически развитых странах, должно достичь 5 миллиардов метрических тонн. в год в течение следующих трех десятилетий.

Что такое цемент?

Но давайте начнем с самого начала. Ранние формы цемента уже использовались в древние времена — вы, возможно, помните, как в школе учили смесь известкового раствора и пуццолана, которую римляне использовали для opus caementitium при строительстве своих акведуков. Современный вариант был создан в 1824 году, когда англичанин Джозеф Аспдин запатентовал портландцемент, на котором основаны почти все современные виды цемента. Что такое цемент? По сути, это вяжущее, которое активируется при соединении с водой (гидравлическое вяжущее).

Может быть изготовлен из мергелей, известняков или глин, нагретых до 2642 градусов (температура лавы), что приводит к прокаливанию, распаду известняка на оксид кальция и углекислый газ. Полученный материал известен как клинкер, который измельчается и смешивается с мелом, превращаясь в цемент. Между обжигом и потреблением энергии производство одной метрической тонны цемента приводит к приблизительному выбросу 1 метрической тонны CO2 в атмосферу. Добавление песка и гравия (известных как заполнители) к цементу дает бетон.На один кубический метр бетона требуется около 300 килограммов цемента, один кубический метр заполнителей и 120 литров воды.

От сырья к воде: потребление цементной промышленностью

Строительный сектор потребляет около 50 процентов всего добываемого в мире сырья, что составляет 42 миллиарда метрических тонн в год (вес горы из 14 миллиардов внедорожников Land Rover Discovery).

Одна метрическая тонна CO2 на каждую метрическую тонну цемента — это далеко не то, что можно было бы назвать деятельностью, благоприятной для климата.На самом деле, на долю цементной промышленности приходится около 5-9 процентов (в зависимости от оценки) общих антропогенных выбросов, что чуть меньше химической промышленности и больше, чем металлообработка или авиация. «С его 2,8 миллиардами метрических тонн, если бы цементная промышленность была страной, она была бы третьим по величине источником выбросов двуокиси углерода после США и Китая», — говорится в The Guardian. Несмотря на снижение потребления энергии, для того, чтобы топить печи, чтобы они достигли почти 2732 градусов, требуется более или менее 5 процентов мирового потребления энергии.

При более внимательном рассмотрении производственного процесса мы можем сосредоточиться на воде: на одну метрическую тонну клинкера требуется почти 500 литров. Согласно исследованию, опубликованному в журнале Nature, на это приходится 9 процентов мирового промышленного использования воды. «Потребность в воде огромна и особенно обременительна в тех регионах Земли, где нет изобилия пресной воды», — говорит Кристиан Мейер из Колумбийского университета. «Бетонная промышленность использует около 1 миллиарда кубометров воды каждый год.»

С его 2,8 миллиардами метрических тонн, если бы цементная промышленность была страной, она была бы третьим по величине источником выбросов диоксида углерода в мире.

А когда продукты из цемента (здания) подходят к концу, они становятся основным источником отходов: в Европе на них приходится более трети всех производимых отходов, около 500 миллионов метрических тонн.

Инновации в цементе

Невозможно не заметить большие преимущества этого материала: он универсален, дешев, чрезвычайно прочен, имеет очень долгий срок службы и на 100 % пригоден для повторного использования.Однако с такой визитной карточкой глобальная бетонная промышленность неизбежно становится одним из важнейших фронтов экологического перехода и борьбы с изменением климата.

Как мы увидим, компании предпринимают шаги. Однако Джоанна Лене из Chatham House, соавтор отчета Феликса Престона о низкоуглеродных инновациях в цементе, делает полезную оговорку: свои существующие бизнес-модели.И, в отсутствие сильного сигнала ценообразования на выбросы углерода, краткосрочных экономических стимулов для внесения изменений мало».

Мы можем попытаться дать краткий, но явно не исчерпывающий обзор действующих инициатив. Они будут представлены в алфавитном порядке.

Сокращение выбросов углерода

С для углекислого газа. Если половину выбросов можно объяснить химическими реакциями между материалами, из которых состоит клинкер, первым решением может быть замена этих материалов и уменьшение количества клинкера в цементе и бетоне.Часть клинкерного сырья уже заменяется отходами производства других отраслей производства, обладающими такими же химическими и физическими свойствами. К ним относятся зола от угольных электростанций и доменный шлак от производства стали, оба являются хорошими примерами промышленного симбиоза.

«Сегодня в Европе примерно 5 процентов сырья, используемого для производства клинкера, около 9 миллионов метрических тонн в год, состоит из переработанных материалов и золы от процессов сжигания», — утверждает Никос Николакакос, менеджер по окружающей среде и ресурсам в Cembureau, европейская ассоциация производителей цемента (в которую также входят Турция, Швейцария, Норвегия и Великобритания). К., достигая 6 процентов мирового производства).

По всему миру построено пятьдесят установок по улавливанию и хранению углерода, все пилотные установки, две связаны с цементными заводами.

В том же секторе была запущена программа ЕС ReActiv (Активация промышленных остатков для устойчивого производства цемента) для объединения цепочек поставок цемента и алюминия, использования остатков бокситов (побочные продукты производства алюминия) в производстве цемента, что позволило сократить отходы прокаливания и выбросы CO2. выбросы.

Vertua, линейка изделий из низкоуглеродистого бетона (до 70 процентов меньше, по словам производителя), производимых мексиканской многонациональной компанией Cemex, используется при строительстве высокоскоростной железной дороги HS2 в Великобритании. Доля клинкера в цементе Cemex упала с 85,5% в 1990 году до 77% в настоящее время.

Том Шулер, бывший генеральный директор Solida Technologies, рассказал на конференции TED об инновациях в этой компании, которая недавно получила почти 80 миллионов долларов от нескольких инвестиционных фондов. «Мы используем меньше известняка и обжигаем печь при более низкой температуре, что приводит к сокращению выбросов CO2 на 30 процентов».

Цемент

Solida Technologies «не вступает в реакцию с водой, но затвердевает при контакте с CO2, уловленным в других промышленных системах. Запускаемая химическая реакция «расщепляет» углекислый газ с образованием известняка». По сути, вместо выделения CO2 этот цемент, который до сих пор использовался только для изготовления сборных изделий, поглощает парниковый газ, сокращая выбросы на 70 процентов и экономя значительное количество воды.

Аналогичное решение предлагает канадская фирма CarbonCure, которая впрыскивает в бетон углекислый газ, химически преобразованный в минерал.

Улавливание CO2

Упомянутые здесь решения хоть и очень интересны, но все же являются нишевыми. У них многообещающие приложения, но они все еще недоступны для широких слоев рынка. Таким образом, чтобы сократить выбросы, производственные компании сосредотачиваются на улавливании и хранении углерода (CCS).

«Сокращение выбросов CO2 за счет внедрения технологий улавливания и хранения или улавливания и повторного использования углерода в производстве цемента становится интересной и активной областью исследований», — объясняет Пауло Монтейро из Калифорнийского университета в Беркли.«Однако это все еще неэкономично». Это связано с тем, что CCS еще не получил широкого распространения в промышленных масштабах.

По данным Глобального института CCS, во всем мире завершено строительство 50 установок по улавливанию и хранению углерода, все пилотные установки, две из которых связаны с цементными заводами. Из этих 50, по данным статистической службы Statista, 26 действовали в 2020 году. Большинство крупных игроков в этом секторе сосредоточены на CCS: от China National Building Materials (CNBM), крупнейшего в мире производителя, до LafargeHolcim, которая объявила о четырех пилотных проектах в 2020 году. в одиночку и в Dalmia Group в Индии.

На этом очень интересном фронте также есть несколько европейских проектов, причем не только для цементной промышленности. LEILAC 1 (Low Emissions Intensity Lime & Cement) и LEILAC 2 объединили Calix (австралийский производитель устойчивых технологий для промышленности) и HeidelbergCement (четвертый по величине производитель цемента в мире) для создания пилотного завода на Ганноверском цементном заводе. При мощности 100 000 метрических тонн в год цель состоит в том, чтобы доказать, что можно создать технологию улавливания и хранения в промышленном масштабе, которая будет недорогой, масштабируемой, воспроизводимой и применимой к существующим объектам.

В декабре 2020 года немецкая компания HeidelbergCement также получила государственное финансирование для создания завода по улавливанию углерода, который должен заработать в 2024 году, на цементном заводе Norcem в Бревике, Норвегия. Цель состоит в том, чтобы улавливать 1,8 миллиона метрических тонн углекислого газа в год благодаря смеси воды и аминовых растворителей. Затем это будет храниться под Северным морем (в истощенных нефтяных скважинах Эквинора).

Экономия энергии и сокращение использования ископаемого топлива

Далее мы переходим к E для энергии.В то время как половина выбросов, влияющих на климат, связана с прокаливанием, другая половина связана с использованием энергии, особенно в печах, которые в основном работают на ископаемом топливе. Одним из решений может быть электрификация, но это будет трудно реализовать, учитывая очень высокие температуры, при которых должны работать печи.

Однако попытки были предприняты. В Швеции Cementa (дочерняя компания HeidelbergCement) сотрудничала с энергетической компанией Vattenfall в рамках проекта CemZero, направленного на электрификацию производства.Продемонстрировав техническую осуществимость, исследование продвигается через три проекта в сотрудничестве с несколькими университетами и компаниями: передача тепла в плазму во вращающихся печах, прямое улавливание углерода при прокаливании и снова электрифицированное производство. HeatNeutral — это стартап, который в сотрудничестве с LafargeHolcim разрабатывает печи, требующие меньше топлива, чем традиционные печи с эквивалентной выходной мощностью.

Однако мы снова обсуждаем нишевый опыт и пилотные программы.Тем временем компании стремятся заменить традиционные виды топлива неперерабатываемыми отходами при поддержке Европейского Союза. Это позволяет избежать импорта и сжигания ископаемого топлива и сократить количество отходов, отправляемых на свалки. «В ЕС в 2018 году сектор заменил 48 процентов своего потребления ископаемого топлива, — отмечает Николакакос, — нетопливными, полученными из неперерабатываемых отходов, сэкономив примерно 7,8 миллиона метрических тонн углерода».

По словам компаний, это также экономика замкнутого цикла.До тех пор, пока — мы хотели бы добавить — это не снижает обязательства по переработке. Помимо печей, электрификация и энергоэффективность более доступны: LafargeHolcim, например, инвестирует в технологию рекуперации отработанного тепла (WHR), которая использует тепло от печей для производства электроэнергии.

Переработка сырья и продление срока службы бетона

Р на сырье. Хотя может быть трудно заменить материалы, используемые для производства клинкера, этого нельзя сказать о бетонных заполнителях.И, как и во всех цепочках поставок, сокращение естественного извлечения достигается за счет вторичной переработки.

Mobbot, еще один стартап, выбранный LafargeHolcim через свою открытую инновационную платформу, работает над интеграцией переработанных материалов в процессы 3D-печати, которые более эффективны в использовании материалов по сравнению с традиционным литьем. «Бетонный мусор, вероятно, является наиболее важным кандидатом на повторное использование в новом бетоне», — объясняет Кристиан Мейер. «Использование такого мусора для производства нового бетона сохраняет природные ресурсы и в то же время снижает ценную емкость свалки.»

Колумбийский университет провел исследования по использованию бывших в употреблении стеклянных и переработанных ковровых волокон в качестве заполнителей. «Поскольку ковровые волокна обычно изготавливаются из нейлона, было показано, что переработанные волокна улучшают некоторые механические свойства бетона», — поясняет исследователь. Несколько университетов провели исследования других отходов, которые могут быть полезны, включая древесину, использованные шины, пластик, отходы бумажной фабрики, а также сельскохозяйственные отходы, такие как зола багассы, пробка, скорлупа арахиса и зола рисовой шелухи.

Поскольку воздействие продукта на окружающую среду должно оцениваться на протяжении всего его жизненного цикла, продление и без того длительного срока службы бетона может способствовать смягчению его воздействия на окружающую среду. Интересным примером являются различные исследования, проведенные по включению в бетон бактерий, которые помогают активировать процессы (осаждение карбонатов) с эффектом самовосстановления и предотвращения образования трещин.

Оборотная вода

Наконец, W для воды. «Рециркуляция воды может быть легко осуществлена ​​на практике, и в некоторых странах это уже является законодательным требованием», — говорит Мейер.Чаще всего в промышленных условиях компании прибегают к закрытым системам, которые рециркулируют воду, используемую в производственных процессах и для мытья оборудования. Это также имеет очевидные экономические выгоды.

Компания LafargeHolcim, третий в мире производитель цемента и один из самых инновационных игроков в отрасли, в 2020 году сократила потребность в пресной воде для производства каждой тонны цемента на 9 процентов по сравнению с предыдущим годом. Иногда реализованные решения столь же просты, сколь и эффективны: на предприятии Italcementi в Матере, Италия (часть HeidelbergCement Group), резервуары используются для сбора и хранения дождевой воды для использования.

На пути к устойчивому бетону

До сих пор мы сосредоточились на нескольких этапах производственного процесса. Однако ясно, что устойчивость также относится к этапу использования. Здесь некоторые инновационные продукты могут оказывать положительное воздействие на окружающую среду по сравнению с традиционным цементом. Одним из примеров, все чаще встречающихся в каталогах производителей, является водопроницаемый бетон, пропускающий воду без изменения водного цикла. Это ограничивает гидроизоляцию почвы, а в городах способствует уменьшению эффекта теплового острова.

Другим примером является i.active Biodynamic компании Italcementi, цементный раствор, на 80 % состоящий из переработанных заполнителей, полученных из отходов обработки каррарского мрамора. Например, в версии, используемой для облицовки итальянского павильона на выставке Expo 2015 в Милане, раствор также содержал TX Active. Этот фотокаталитический принцип, запатентованный Italcementi, использует свет для ускорения процессов естественного окисления, которые способствуют более быстрому разложению загрязнителей окружающей среды (микропыли, оксидов азота), предотвращая их накопление.

Однако мы понимаем, что одних технологических инноваций недостаточно для обеспечения экологического перехода. Государственные учреждения пытались сыграть свою роль: от Китая, чей 13-й пятилетний план направлен на снижение теплоемкости производства, до Европейской схемы торговли выбросами и правил энергоэффективности.

Но видимо этого недостаточно, если не срабатывают «реакции» со стороны рынка. «Правительство и крупные компании-потребители бетона должны развивать рынок низкоуглеродных строительных материалов», — размышляет Йоханна Лене.В частности, «это повлечет за собой включение показателей «воплощенного углерода», выбросов, выделяемых в процессе производства».

Закладка фундамента цементной промышленности с нулевым выбросом углерода

Являясь ключевым компонентом бетона, цемент является неотъемлемой частью нашей повседневной жизни. На самом деле, это второй по потреблению продукт в мире после питьевой воды, и он используется почти во всем, что мы строим — от домов и городских пейзажей до дамб и дамб. В то же время он также вносит основной вклад в глобальные выбросы CO 2 .

Как ученые, так и правительства призывают к ужесточению целевых показателей выбросов парниковых газов (ПГ) по мере того, как последствия изменения климата становятся все более очевидными. В последнее время цель сместилась с удержания повышения температуры ниже 2,0 градусов по Цельсию на 1,5 градуса по Цельсию, при этом более 77 страны взяли на себя обязательство добиться нулевого уровня выбросов к 2050 году. Дополнительным давлением на отрасль является пандемия COVID-19, которая сильно ударила по отрасли, подорвав спрос из-за неопределенности в отношении того, насколько глубоким будет спад и сколько времени займет восстановление.

Хотя неясно, как будут развиваться дебаты о климате, достижение таких целей к 2050 году будет особенно сложной задачей для цементной промышленности, поскольку большая часть выбросов CO является результатом неизбежного химического процесса, известного как кальцинирование. В отличие от других отраслей, которые могут продвинуться дальше, разработка новых технологий обезуглероживания цемента может быть не масштабируемой в течение многих лет. Тем не менее, наше исследование показывает, что в принципе к 2050 году отрасль может сократить свои выбросы на уровне 2017 года более чем на три четверти.

Учитывая его эксплуатационные характеристики и широкую доступность известняка, цемент (и, следовательно, бетон), вероятно, останется предпочтительным строительным материалом во всем мире. Однако на местном уровне его доля может уступить место более устойчивым альтернативным материалам, таким как кросс-клееная древесина (CLT). Другие изменения, в том числе более активное информационное моделирование зданий (BIM) и модульное строительство, могут еще больше снизить потребление цемента, фактически сократив спрос, несмотря на общий рост строительной активности.Таким образом, экономический рост и декарбонизация представляют собой серьезные взаимосвязанные задачи. Парадоксально, но, возможно, COVID-19 может ускорить реакцию отрасли на эти фундаментальные структурные тенденции. По мере того, как игроки решают проблемы неопределенного спроса, у них есть возможность пересмотреть стратегии: определить наилучший путь к декарбонизации, оценить цифровые и технологические достижения, в которые можно инвестировать, и переосмыслить свои продукты, портфели, партнерские отношения и методологии строительства — области, которые мы рассмотрим позже. .Дальновидные игроки могут получить возможность совершить прорыв и стать лидерами отрасли.

Мы стремимся предоставить людям с ограниченными возможностями равный доступ к нашему веб-сайту. Если вам нужна информация об этом контенте, мы будем рады работать с вами. Пожалуйста, напишите нам по адресу: [email protected]

Изменение климата и цементная промышленность: исходный уровень

Только на цементную промышленность приходится около четверти всех отраслевых выбросов CO , и она также производит наибольшее количество выбросов CO на доллар дохода (Иллюстрация 1).Около двух третей этих общих выбросов являются результатом прокаливания, химической реакции, которая происходит, когда сырье, такое как известняк, подвергается воздействию высоких температур.

Экспонат 1

Мы стремимся предоставить людям с ограниченными возможностями равный доступ к нашему веб-сайту. Если вам нужна информация об этом контенте, мы будем рады работать с вами. Пожалуйста, напишите нам по адресу: [email protected]

Цемент действует как связующее вещество между заполнителями (мелкими и крупными породами) при формировании бетона.Хотя цемент составляет лишь небольшой процент смеси (примерно 12 процентов по объему), он почти исключительно отвечает за возникающие выбросы CO . В процессе производства цемента сырье нагревается до высоких температур в печи в ходе энергоемкого процесса, известного как пирообработка (Иллюстрация 2). В результате получается клинкер, небольшие комки каменистого остатка, которые измельчаются в порошок и объединяются с другими ингредиентами для производства цемента.

Экспонат 2

Мы стремимся предоставить людям с ограниченными возможностями равный доступ к нашему веб-сайту.Если вам нужна информация об этом контенте, мы будем рады работать с вами. Пожалуйста, напишите нам по адресу: [email protected]

Давление на обезуглероживание цементной промышленности быстро возрастает не только со стороны общества, но и со стороны инвесторов и правительств. Фактически, в настоящее время правительства все чаще запрашивают оценку воздействия на окружающую среду, прежде чем принимать решение о выделении финансирования. Поскольку общественное внимание к выбросам CO усиливается, сохраняется риск того, что производители цемента могут быть «пристыжены», подобно нефтегазовым или горнодобывающим компаниям в прошлом.

Потенциальные пути обезуглероживания

У компаний есть несколько вариантов обезуглероживания цемента. Наш анализ оптимистично показывает, что выбросы CO могут быть сокращены на 75 процентов к 2050 году (Иллюстрация 3). Однако лишь небольшая часть (около 20 процентов) будет получено за счет операционных достижений, а оставшаяся часть должна быть получена за счет технологических инноваций и новых горизонтов роста.

Экспонат 3

Мы стремимся предоставить людям с ограниченными возможностями равный доступ к нашему веб-сайту.Если вам нужна информация об этом контенте, мы будем рады работать с вами. Пожалуйста, напишите нам по адресу: [email protected]

Операционные достижения, такие как меры по повышению энергоэффективности, уже в значительной степени реализованы, а потенциал сокращения выбросов за счет альтернативных видов топлива и замены клинкера ограничен уменьшением доступности исходных материалов. Таким образом, более инновационные подходы, такие как новые технологии и альтернативные строительные материалы, будут незаменимы для достижения целей по сокращению выбросов углерода к 2050 году.Тем не менее, наиболее многообещающие рычаги с точки зрения потенциала сокращения выбросов все еще находятся в стадии разработки и только опробованы или реализованы в небольшом масштабе (см. врезку «Глубокое погружение в рычаги декарбонизации»).

Поскольку разработка таких технологий, как улавливание, использование и хранение углерода (CCUS) и отвержденный углеродом бетон, может занять до десяти лет, инвестиции должны быть сделаны как можно скорее. Наша кривая затрат на снижение выбросов (Рисунок 4) оценивает затраты на несколько крупномасштабных инвестиций для сокращения выбросов CO на одну тонну (на основе предполагаемых будущих затрат, цен CO и объемов снижения выбросов).Отрицательные затраты на сокращение выбросов, например, для заменителей клинкера, означают выгоду для производителя, а не снижение затрат.

Экспонат 4

Мы стремимся предоставить людям с ограниченными возможностями равный доступ к нашему веб-сайту. Если вам нужна информация об этом контенте, мы будем рады работать с вами. Пожалуйста, напишите нам по адресу: [email protected]

Затраты на снижение загрязнения указаны в диапазоне, поскольку точная цена товаров зависит от региональной и будущей доступности.Например, по мере активизации усилий сталелитейного и энергетического секторов по декарбонизации доступность заменителей клинкера, таких как пылевидная топливная зола (зольная пыль) и гранулированный шлак, будет уменьшаться. То же самое относится и к биомассе, спрос на которую, вероятно, будет расти со стороны других отраслей.

В связи с тем, что затраты на снижение выбросов некоторых рычагов превышают цены CO , производители цемента сталкиваются с дилеммой: общественность и финансовые инвесторы оказывают давление с целью быстрого снижения выбросов, хотя для этого нет экономического обоснования.Мало того, что экономические показатели кажутся далекими от выдающихся, но необходимые инвестиции должны быть направлены на меры по снижению затрат для производителей цемента, чтобы сохранить свою долю стоимости в более широкой строительной отрасли.

В целом ожидается, что будущие выбросы CO в 2050 году будут соответствовать мировому спросу, слегка увеличившись до 2,9 ГтCO 2 (Иллюстрация 5). Региональные различия сохранятся, и потенциал их сокращение будет варьироваться в зависимости от региона из-за подходов к регулированию в конкретных странах, различных потребностей в потреблении и различных уровней, на которых местные отрасли реализуют меры по обезуглероживанию.

Экспонат 5

Мы стремимся предоставить людям с ограниченными возможностями равный доступ к нашему веб-сайту. Если вам нужна информация об этом контенте, мы будем рады работать с вами. Пожалуйста, напишите нам по адресу: [email protected]

Например, Китай выиграет от снижения спроса (примерно на 45 процентов), и следует ожидать, что в ближайшие десятилетия он применит как операционные достижения, так и технологические инновации для декарбонизации.Юго-Восточная Азия и Индия приступили к разработке политики, направленной на содействие усилиям по декарбонизации. В 2012 году правительство Индии внедрило рыночный механизм повышения энергоэффективности, в котором более Участвуют 85 цементных заводов. Однако урбанизация и экономическое развитие в этих регионах, а также связанный с этим рост спроса могут свести на нет эти усилия.

Хотите узнать больше о нашей химической практике?

Контроль со стороны инвесторов и давление регулирующих органов с целью сокращения выбросов углерода на рынках Европы и Северной Америки, вероятно, усилится.Амбициозный «Зеленый курс» Европейского союза и его исчерпывающий пакет мер, включая введение механизма корректировки углеродных границ для цемента, могут сократить выбросы углерода во всем регионе. В Северной Америке усилия по декарбонизации продвигаются через инициативы на уровне штата и страны, такие как реализация в Канаде в 2019 году программы поддержки ценообразования на выбросы углерода.

Следующий нормальный: переосмысление цементной промышленности

Декарбонизация цементной промышленности требует решения двух стратегических задач.Во-первых, компаниям необходимо будет определить наилучшие пути к декарбонизации за счет операционных достижений и технологических инноваций, а также новых горизонтов роста. Во-вторых, им нужно будет разработать портфель для нового горизонта роста, который использует возможности по всей цепочке создания стоимости «устойчивого строительства».

Операционные достижения

Опираясь на десятилетия усилий по повышению эффективности, традиционные рычаги сокращения выбросов могут сократить выбросы примерно на одну пятую к 2050 году.Промышленность может добиться этого сокращения за счет использования большего количества заменителей клинкера, снижения энергоемкости за счет более эффективного использования оборудования и повышения эффективности оборудования. Утилизация отработанного тепла (побочного продукта машин или процессов, использующих энергию) также может обеспечить безуглеродное электричество.

Еще одним рычагом повышения эффективности является расширенная аналитика. Один европейский производитель цемента добился 6-процентной экономии топлива, создав самообучающиеся модели теплового профиля печи и оптимизировав форму и интенсивность пламени печи.Будущие цементные заводы смогут обойти конкурентов, объединив цифровые технологии и более экологичные операции. Наконец, использование альтернативных видов топлива, таких как отходы и биомасса, для замены ископаемых видов топлива, многолетняя тенденция в отрасли, может сократить выбросы почти на 10 процентов к 2050 году.

Все это будет непросто. Поставки биомассы варьируются в зависимости от региона, и за них борются другие отрасли. Заменители клинкера тоже ограничены. Природные пуццоланы (например, вулканическая порода и пепел) еще не оценивались в масштабе.А побочные продукты промышленности, которые служат альтернативой клинкеру, такие как летучая зола от угольных электростанций и шлак от сталеплавильных доменных печей, могут оказаться в дефиците, поскольку энергетическая и сталелитейная промышленность обезуглероживают и производят меньше отходов.

Технологические инновации

Инновации будут иметь решающее значение для достижения устойчивого потенциала цементной промышленности, и уже появляются многообещающие возможности. Например, один стартап использует меньшую долю известняка в своем цементе, что приводит к меньшему количеству технологических выбросов и выбросов топлива; процесс этой компании также фиксирует дополнительный CO 2 , который добавляется до отверждения бетона.Добавление CO делает бетон более прочным и снижает количество необходимого цемента. В бетоне, отвержденном углеродом, также может использоваться CO , захваченный при производстве цемента. Сегодняшние методы могут улавливать до 5 процентов CO , образующегося во время производства, но новые технологии могут улавливать от 25 до 30 процентов. Такие продукты, как бетон с углеродным отверждением, позиционируемые по-другому, могут принести «зеленую премию», потенциально давая компаниям преимущество среди покупателей, заботящихся об окружающей среде, и большую ценовую власть.

На горизонте технологии CCUS. Хотя зачастую они являются дорогостоящими и, возможно, (на данный момент) более подходящими для производства более ценных продуктов, таких как сталь, а не цемент, к 2050 году они могут сократить выбросы более чем вдвое. В настоящее время проводится ряд пилотных проектов по улавливанию углерода после сжигания, проводимых крупными производителями цемента. Другие компании тестируют кислородное сжигание, многообещающую, но дорогую технологию, которая приводит к высоким концентрациям CO в дымовых газах, что, в свою очередь, позволяет почти полностью улавливать углерод.

В конечном счете, для извлечения выгоды из технологий и инноваций потребуются дополнительные инвестиции, а также изменение мышления для компаний, которые слишком привыкли к существующему положению дел. Многие производители цемента не привыкли полагаться на партнерские отношения или работать в экосистемах, которые являются второй натурой в других отраслях. При сроках внедрения инноваций от пяти до десяти лет эти компании вскоре могут оказаться в ситуации, когда им предстоит играть в догонялки.

Новые горизонты роста

Устойчивое развитие в конечном итоге может стать катализатором, который подтолкнет отрасль к поиску роста за счет новых бизнес-моделей, партнерских отношений и подходов к строительству.Бетон на основе цемента останется предпочтительным строительным материалом во всем мире, но цепочки создания стоимости «устойчивого строительства», вероятно, появятся на региональном и местном уровнях, что потребует переориентации многих корпоративных портфелей.

В Соединенном Королевстве, например, переработанный материал из отходов строительства и сноса все чаще используется для замены заполнителей в бетоне. Производители цемента не спешили использовать эту возможность, уступив бизнес по переработке отходов местным строительным компаниям.Между тем, на других рынках традиционный цемент может конкурировать с улучшенным вариантом — энергетически модифицированным цементом (ЭМС), который выделяет меньше углерода и требует меньше энергии для производства. EMC уже использовался (в сочетании с традиционным цементом) для различных проектов в Техасе.

Помимо цемента и бетона существуют и другие возможности. Альтернативные строительные материалы и другие подходы, вероятно, будут играть важную роль в обезуглероживании цементной промышленности, хотя остается большая неопределенность в отношении того, насколько они сократят выбросы.Например, CLT уже используется на ряде рынков и поддерживается репутацией экологически чистого материала. Если примерно 10 процентов цемента будет заменено CLT, выбросы углерода будут сокращаться на 750 миллионов тонн в год (около 2 процентов глобальных выбросов).

Дополнительные новые пулы стоимости включают сборные и модульные дома, которые включают производство за пределами площадки, и BIM. Большая прозрачность означает меньше отходов и, вероятно, уменьшение необходимого количества цемента или бетона.Действительно, цифровые технологии одновременно поддерживают усилия цементной промышленности по обезуглероживанию и способствуют решению проблем ее роста.

Начало работы

Компании, которые надеются возглавить усилия по декарбонизации отрасли, должны определить наилучший путь вперед, использовать правильные технологические достижения и переосмыслить свои продукты, портфели и партнерские отношения. Тем не менее, принятие решений об инвестициях в текущие активы останется сложной задачей. Возможные решения включают в себя построение кривой сокращения выбросов, определение различных сценариев и создание дорожной карты, позволяющей принимать решения на основе результатов различных сценариев.

Двойная систематическая оценка вариантов декарбонизации может обеспечить прозрачность существующих рычагов и ускорить развертывание при одновременном внедрении инноваций в сотрудничестве с другими отраслями или секторами. Это включает в себя оценку конкретных предприятий и создание тепловых карт и кривых снижения выбросов, а также оценку партнерства местных экосистем со стартапами, другими участниками производственно-сбытовой цепочки или государственными учреждениями.

Климатическая математика: какой путь займет 1,5 градуса

Чтобы понять изменения в пулах стоимости, производители цемента должны разработать видение будущего целевого портфеля и последствий бизнес-модели, чтобы отразить ценность решений для устойчивого строительства.Промышленность останется местным бизнесом; следовательно, остается необходимость строить этот перспективный микрорынок за микрорынком. Оттуда результаты должны быть подняты, а сквозные возможности, такие как устойчивый бетон, должны быть приоритетными.

Успех такой стратегии, однако, зависит от способности руководителей добиться изменения мышления в масштабах всей организации, которое способствует переосмыслению текущего способа работы. Поэтому руководителям следует рассмотреть наилучшие способы поощрения всей организации на пути к декарбонизации.


Производители цемента приближаются к моменту истины. Такие вызовы, как обезуглероживание, постоянное нарушение цепочки создания стоимости и конкуренция со всей лоскутной игрой игроков строительной экосистемы, приобретают все большие масштабы. При правильном подходе обезуглероживание и переосмысление могут идти рука об руку: так же, как автопроизводители все чаще рассматривают свою роль в обеспечении мобильности, а не просто в производстве автомобилей, цементные компании также могут заниматься предоставлением строительных решений. По мере того как климатические нагрузки усиливаются, а продажи традиционного цемента и бетона сталкиваются с угрозами, сочетание нового мышления, инноваций и новых бизнес-моделей будет иметь решающее значение для обеспечения прибыльного и более экологичного будущего.

Обязательно ли использовать мокрую пилу при резке кирпича или бетонного блока.

20 июля 2006 г.

Мария Гальван
[по электронной почте]

Re: Обязательно ли использовать мокрую пилу при резке кирпича или бетонного блока.

Уважаемая г-жа Гальван!

Это ответ на ваше электронное письмо от 15 июня 2005 г. в Управление по охране труда и здоровья (OSHA). Приносим свои извинения за длительную задержку с ответом.

Мы перефразировали ваш вопрос следующим образом:

Вопрос: Требуют ли требования OSHA использование мокрой пилы для резки кирпича и цементных блоков?

Ответ: В 29 CFR 1926, подраздел Q (Бетон и каменная кладка), §1926.702(i) содержит два требования в отношении каменных пил. В нем указано:

(1) Пилы по камню должны быть защищены полукруглым кожухом над лезвием.
(2) В конструкцию полукруглого ограждения должен быть включен метод удержания фрагментов лезвия.

Эти требования касаются определенных опасностей, связанных с использованием пил по камню.

Одна из проблем, связанных с использованием пилы для каменной кладки, заключается в том, что при резке кирпича, бетонных блоков и каменной кладки накопление тепла и напряжение могут привести к тому, что части пилы оторвутся и отлетят с большой скоростью. скорости.Это опасно как для рабочего, использующего пилу, так и для находящихся поблизости сотрудников. Раздел 1926.702 (i) (2) устраняет эту опасность, требуя «метода удержания фрагментов лезвия» в обязательном корпусе. Одним из преимуществ использования мокрой пилы является то, что она снижает накопление тепла и вероятность поломки секций лезвия за счет охлаждения лезвия водой. 1

Другая проблема, связанная с резкой этих материалов, заключается в том, что пыль может представлять серьезную опасность для здоровья, поскольку эти материалы обычно содержат кремнезем.Воздействие кварцевой пыли может привести к силикозу, необратимому заболеванию легких и раку легких. Подчасть Q не касается опасностей для здоровья, связанных с резкой бетона или кирпича. Эти опасности подпадают под действие 29 CFR 1926.55, в котором, в частности, говорится:

.
(a) Воздействие на работников вдыхания, проглатывания, впитывания через кожу или контакта с любым материалом или веществом в концентрации выше тех, которые указаны в «Пороговых предельных значениях переносимых по воздуху загрязнителей на 1970 год» Американской конференции правительственных промышленных гигиенистов. избегать.
(b) Для достижения соответствия параграфу (a) данного раздела, по возможности, сначала должны быть реализованы административные или технические средства контроля. Если такой контроль не позволяет добиться полного соответствия, необходимо использовать защитное оборудование или другие защитные меры …

Силикагель указан в таблице «Пороговые предельные значения» в §1926.55 (Приложение A). Поэтому, что касается переносимого по воздуху диоксида кремния, работодатели, занимающиеся строительством, обязаны следить за тем, чтобы их сотрудники не подвергались воздействию уровней, превышающих допустимые пределы воздействия, указанные в §1926.55.

Чтобы выполнить это требование, по возможности необходимо сначала внедрить административный или инженерный контроль. Когда такой контроль невозможен для достижения полного соответствия, необходимо использовать защитное оборудование или другие защитные меры, чтобы удерживать воздействие загрязнителей воздуха на сотрудников в установленных пределах.

В этом стандарте конкретно не указывается, что необходимо использовать мокрую пилу, но использование мокрой пилы для резки кирпича, бетонных блоков и кирпичной кладки является средством выполнения требований технического контроля в §1926.55(а) по отношению к кремнеземной пыли. 2

Некоторые исследования показали, что методы мокрой резки могут снизить средний уровень вдыхаемой пыли до 94 процентов. Однако, если работодатель определяет, что использование мокрой пилы в определенных обстоятельствах невозможно, а кирпич, бетонный блок или каменную кладку необходимо резать насухо, то работодатель должен будет использовать другой технический контроль, например, пылеудаление. коллектор, если это возможно, или административный контроль. Обратите внимание, что одних пылесборников обычно недостаточно для снижения воздействия ниже допустимых пределов, и сотрудники обычно также должны быть защищены соответствующими респираторами. 3

Если вам нужна дополнительная информация, пожалуйста, не стесняйтесь обращаться к нам по факсу: Министерство труда США, OSHA, Управление строительства, Управление строительных стандартов и содействия соблюдению, факс № 202-693-1689. Вы также можете связаться с нами по почте в указанном выше офисе, комната N3468, 200 авеню Конституции, северо-запад, Вашингтон, округ Колумбия 20210, хотя мы будем получать корреспонденцию по почте с задержкой.

С уважением,

Ной Коннелл, исполняющий обязанности директора
Управление строительства
 


1 Обратите внимание, что независимо от того, используется ли мокрая или сухая пила, в соответствии с 29 CFR 1926 требуются защитные щитки для глаз и лица.95 (а). [ к тексту ]
 


2 Для получения дополнительной информации о диоксиде кремния, подробного списка рекомендаций и описания программы особого внимания OSHA по диоксиду кремния посетите веб-сайт: http://www.osha.gov/dsg/etools/silica/spec_emph_prog/spec_emph_prog. HTML.
[ к тексту ]
 


3 Поскольку среда каждого работника отличается, а степень воздействия кристаллического кремнезема и кварцевой пыли на рабочем месте различается, обычно необходимо определить воздействие на рабочем месте, чтобы определить, какой респиратор подходит.Воздействие кристаллического кремнезема не должно превышать установленный коэффициент защиты респиратора.
[ к тексту ]
 


Уровень образования вдыхаемой пыли при резке фиброцементного сайдинга с использованием различных инструментов

Ann Work Expo Health. Авторская рукопись; доступно в PMC 2018 1 марта. : R5, Cincinnati, OH, 45226

* Автор, которому следует направлять корреспонденцию: Chaolong Qi; Телефон: +1-513-841-4532; факс: +1-513-841-4545; вог[email protected]

Abstract

В этой статье описывается оценка скорости образования вдыхаемой пыли (G APS, определяется как масса вдыхаемой пыли, образующейся на единицу линейной длины реза) при резке фиброцементного сайдинга с использованием различных инструментов в лаборатории. система тестирования. Мы использовали аэродинамический спектрометр для определения размера частиц (APS) для непрерывного мониторинга распределения пыли по размерам в режиме реального времени во время испытаний на резку с использованием различных инструментов и рассчитали скорость образования респирабельной пыли для каждого условия испытаний, используя данные о распределении размеров.Результат испытаний подтверждает, что механические ножницы обеспечивают почти беспыльную работу с G APS массой 0,006 грамм -1 (г·м -1 ) в условиях испытаний. Для тех же электропил при резке пилами с большим количеством зубьев образуется больше пыли, пригодной для вдыхания. Используя одно и то же полотно для всех четырех торцовочных пил, протестированных в этом исследовании, была обнаружена положительная линейная корреляция между скоростью вращения полотна пилы и скоростью образования пыли. Кроме того, циркулярная пила, работающая с максимальной скоростью вращения диска 9068 об/мин, создавала наибольшее количество пыли.Все торцовочные пилы производили меньше пыли в «режиме рубки», чем в режиме «рубка и скольжение». Для испытанных пил G APS постоянно снижалась с увеличением скорости подачи пилы и количества досок в стопке. Все результаты испытаний показывают, что меньшее количество режущих взаимодействий между зубьями пильного диска и сайдинговой доской на единицу линейной длины реза, как правило, приводит к более низкому уровню образования вдыхаемой пыли. Эти результаты могут помочь определить оптимальную работу на практике и разработать будущие инструменты, направленные на минимизацию образования пыли при обеспечении удовлетворительного реза.

Ключевые слова: аэродинамический классификатор частиц, кристаллический кремнезем, образование пыли, фиброцемент

Введение

Профессиональное воздействие вдыхаемого кристаллического кремнезема вызывает силикоз, смертельное, прогрессирующее, фиброзное заболевание легких. Воздействие вдыхаемого кристаллического кремнезема было связано с раком легких, заболеваниями почек и аутоиммунными расстройствами (NIOSH, 2002). Контроль воздействия с помощью технических средств контроля имеет решающее значение для предотвращения заболеваний.

Воздействие вдыхаемого кристаллического кремнезема было задокументировано при различных строительных работах и ​​работах по строительству дорог, где материалы, содержащие кремнезем, разрезаются, ломаются, сверлятся, измельчаются и очищаются (Chisholm, 1999; Linch, 2002; Valiante et al., 2004). Изделия из фиброцемента, состоящие из портландцемента, песка и древесного волокна, все чаще используются в строительстве жилых и коммерческих зданий (Бюро переписи населения США, 2013 г.). Они используются в сайдинге и отделочных досках, подкладочных плитах, сайдинговых панелях и других строительных изделиях. Воздействие вдыхаемого кристаллического кремнезема при резке фиброцементного сайдинга было задокументировано Lofgren et al. (2004) и Qi et al. (2013).

Фиброцементная плита режется тремя способами: надрезание и надрезание плиты, резка плиты с помощью ножниц и резка плиты с помощью электропилы.При надрезе и защелкивании доски нож используется для надрезания доски путем прочерчивания глубокой линии на доске. Доска согнута и ломается по намеченной линии. Этот метод должен быть относительно беспыльным. Метод надрезов и защелок можно использовать при укладке фиброцементных плит, используемых для подкладки под плитку, но он не применим к сайдингу. Имеющиеся в продаже инструменты, используемые для резки фиброцементного сайдинга, включают ножницы с ножным приводом и ручные ножницы, которые могут быть ручными или использовать источник питания. Сообщается, что эти ножницы обеспечивают относительно беспыльный метод резки фиброцементного сайдинга.Однако низкие темпы производства и низкая точность ограничивают использование ножниц строительными подрядчиками (Bousquin, 2009). Электропилы, используемые для резки фиброцементного сайдинга, такие как циркулярные пилы и торцовочные пилы, обычно используются с поликристаллическими алмазными дисками (PCD) с четырьмя-восьми зубьями, специально предназначенными для резки фиброцементного сайдинга и минимизации образования пыли.

Скорость образования загрязняющих веществ является важным фактором воздействия на работников, поскольку образование конкретного загрязняющего вещества непосредственно влияет на воздействие, а снижение скорости образования загрязняющих веществ часто может уменьшить воздействие.По сравнению с оценкой воздействия, которая часто требует обширных полевых испытаний, характеристика скорости образования загрязняющих веществ может быть легко выполнена в лабораторных условиях с высокой воспроизводимостью. Таким образом, сравнение скорости образования загрязняющих веществ при различных условиях испытаний может привести к быстрому определению оптимальных условий и инженерных мер контроля для снижения воздействия. Кроме того, скорость образования загрязняющих веществ полезна при проектировании системы вентиляции (Flynn and Susi, 2012). Тем не менее, нет литературных данных, документирующих скорость образования пыли, связанную с использованием вышеупомянутых инструментов для резки фиброцементных изделий с различными рабочими параметрами.Во многом это связано с отсутствием надежных методов характеризации. В предыдущей публикации Qi et al. (2016) продемонстрировали, что система лабораторных испытаний, разработанная в соответствии с европейским стандартом EN 1093-3 (CEN, 2006) для определения скорости образования переносимых по воздуху загрязняющих веществ, обеспечивает надежную характеристику скорости образования пыли, связанной с резкой фиброцементных изделий, и характеристика может быть достигнута путем использования только прибора прямого считывания для измерения пыли.В этом текущем исследовании мы использовали тот же метод и определили скорость образования пыли при резке фиброцементного сайдинга торцовочными пилами, циркулярными пилами и механическими ножницами. Знания, полученные в результате этих экспериментов, потенциально могут дать практическое руководство, позволяющее рабочим выбирать желаемые инструменты и рабочие параметры, которые производят меньше пыли, что может привести к снижению их воздействия вдыхаемого кристаллического кремнезема при резке фиброцементного сайдинга с использованием или без использования технических средств. контролирует.Кроме того, результаты этого исследования могут быть использованы производителями инструментов для снижения уровня образования пыли от инструментов, предназначенных для резки фиброцементного сайдинга.

Методы

Лабораторная система тестирования

Лабораторная система тестирования, используемая в этом исследовании, описана в Qi et al. (2016), также проиллюстрировано на дополнительном рисунке S1. Результаты, задокументированные в предыдущей публикации, продемонстрировали, что эта система обеспечивает автоматическую, равномерную и воспроизводимую резку фиброцементных сайдинговых плит и представительный отбор проб пыли.Он использует вентиляционную установку для подачи комнатного воздуха в систему с расходом 0,64 м 3 с -1 ). Поток воздуха, поступающий в систему, сначала проходит через фильтрующую панель для удаления всех частиц из воздуха в помещении, чтобы они не мешали анализу пыли, образующейся внутри испытательной системы. Фильтры также помогают гарантировать, что воздух, поступающий в систему, имеет равномерный профиль скорости по всему поперечному сечению панели. После секции фильтрации находится автоматическая камера для тестирования инструментов, которая специально спроектирована и сконструирована для резки фиброцементного сайдинга с использованием различных инструментов.Вентиляционная установка собирает пыль, образующуюся в испытательной системе, с двумя фильтрующими патронами, после чего очищенный воздух выбрасывается наружу.

Камера для испытания инструментов имеет автоматическое управление с помощью программируемого логического контроллера (ПЛК) и человеко-машинного интерфейса (ЧМИ). Работа инструмента управляется с помощью двумерного привода через ПЛК. На пластину подачи с цепным приводом можно установить до шести фиброцементных сайдинговых плит, а скорость подачи автоматически контролируется с помощью ПЛК.Скорость подачи платы и работа инструмента программируются через ЧМИ, так что достигается автоматическая и повторяемая резка.

Электроинструменты

Технические характеристики электроинструментов, используемых для резки фиброцементного сайдинга в этом исследовании, перечислены в . Каждый инструмент устанавливался в камеру с помощью специально разработанного приспособления и тестировался отдельно. Эти инструменты были разделены на три группы: торцовочные пилы, циркулярные пилы и механические ножницы. Каждая из пил имела выпускное отверстие, предназначенное для подключения к внешнему пылесборнику.Поскольку цель состояла в том, чтобы оценить образование пыли, в этом исследовании мы не прикрепляли к пилам пылесборники. Указанная скорость вращения без нагрузки для каждой пилы была взята из технической спецификации производителя. Мы также измерили фактическую скорость холостого хода для каждой пилы с помощью карманного тахометра (модель TAC2K, Dwyer Instruments Inc., Мичиган-Сити, Индиана, США), и результаты также перечислены в . Каждому электроинструменту был присвоен уникальный идентификатор, который указан в списке, чтобы эти инструменты можно было легко найти в последующем тексте.Для всех пил первая буква в идентификаторе представляет их тип («М» для торцовочных пил и «С» для циркулярных пил), а вторая буква — это инициал производителя.

Таблица 1

Таблица 1

Электрические инструменты, используемые в исследовании и их технические характеристики

ММ MH
Производитель Модель Тип Диаметр лезвия (см) Указанные не нагрузки, вращающиеся (RPM) Скорость вращения (об/мин) Аббревиатура
Bosch GCM12SD Соединение под углом 30.5 3800 3714 MB
Dewalt DW718 Торцовочных 30,5 3600 3922 MD
Makita LS1216L Торцовочных 30,5 3200 3224
Hitachi C12LSH Торцовочная 30,5 3800 4200
Hitachi C7YAH Циркулярная 18.4 5500 5663 СН
Makita 5057KB Круговая 18,4 5800 5500 CM
Ridgid R3400 Круговая 12,7 9250 9068 CR
Pactool International 404 404 ДНК ДНК ДНК ДНК ДНК ДНК

для круговой пилы или ножницы скольжение инструмента через доски.Составная торцовочная пила может выполнять разрез путем резки и/или скольжения. В этом исследовании мы протестировали торцовочные пилы как в режиме «только резка», так и в режиме «рубка и скольжение». В режиме «только резка» торцовочная пила была сконфигурирована так, чтобы делать рез, прорезая лезвие через доску, опускаясь вертикально, а затем поднимая лезвие. Торцовочные пилы в режиме резки не могли резать доски шириной ≥ 21 см, поэтому записывалась фактическая ширина распила. В режиме «резка и скольжение» торцовочные пилы были настроены на резку ~ 9 см путем разрезания по вертикали, а затем горизонтального перемещения лезвия через доску для завершения резки.Скорость скольжения для всех инструментов также может варьироваться и регулироваться с помощью ПЛК, и она называется скоростью подачи при резании.

В рамках этого исследования было испытано ограниченное количество пильных полотен, чтобы оценить их влияние на образование пыли. Технические характеристики испытанных пильных полотен приведены в . Ци и др. (2016) сообщили об одинаковом уровне образования пыли при использовании одного и того же инструмента для резки фиброцементных сайдинговых плит разных производителей. Поскольку целью данного исследования является оценка скорости образования пыли с использованием различных инструментов и при различных рабочих параметрах, везде использовались сайдинговые плиты из фиброцемента одного производителя (CertainTeed, Valley Forge, PA, USA).

Таблица 2

Таблица 2

Пил лезвие, используемое в исследовании и их спецификациях, пила режущая скорость подачи 2,54 см S -1

-1

8 ± 0,03 6

5

Производитель Модель # Диаметр лезвия (дюйм) Количество зубов Тип зуба Керф ширина Kerf (мм) Тестовая пила скорость генерации дыхательной пыли G APS (GM -1 )
Hitachi 18109 12 8 PCD-наконечник 2.2 ММ 0,53 ± 0,02
Makita А-93712 12 60 Твердосплавный 2,3 ММ 0,86 ± 0,03
Hitachi 18008 7.25 4 4 PCD-наконечники 1,8 см 0,41 ± 0,01 0,41 ± 0,01
Makita A- 7.25 7.25 28 Карбид-наконечник 2.0 CM 1,02 ± 0,04
Фрейда D0706CH 7,25 6 Твердосплавный 1,7 CM 0,42 ± 0,02
Фрейда D0506CH 5 6 6 6 4 1,7 CR 1,04 ± 0,03

методы выборки

Результаты в предыдущей публикации (Qi et al., 2016) определили последовательную линейную корреляцию между пылью скорости генерации, полученные с помощью аэродинамического спектрометра для измерения размера частиц (APS; модель 3321, TSI Inc., Шорвью, Миннесота, США), т. е. G APS , и циклонный пробоотборник, т. е. G Cyc : G Cyc =1,6345G APS +0,0006 с R 2

  • 06, равным 3,098006. Таким образом, в этом исследовании использовался только APS для облегчения теста с его функцией прямого считывания. Поскольку основной целью этого исследования является сравнение скорости образования пыли в различных экспериментальных условиях, данные G APS для каждого условия представлены без преобразования в G Cyc с использованием приведенного выше уравнения преобразования.APS брал пробы воздуха через изокинетический пробоотборник из отверстия для отбора проб на воздуховоде, соединяющем автоматическую камеру для проверки инструментов и вентиляционную установку. APS обеспечивал измерение распределения пыли по размерам в режиме реального времени с временным разрешением 1 с. Аэрозольный разбавитель (модель 3302A; TSI Inc.), настроенный на разведение 100:1, использовался с APS, чтобы свести к минимуму погрешность измерения, вызванную аэрозолями высокой концентрации. Данные APS учитывали коэффициент разбавления и потерю частиц внутри разбавителя.Распределение пыли по размерам, непосредственно измеренное APS, основано на численной концентрации. Массовое распределение пыли по размерам было рассчитано в предположении, что все частицы имеют сферическую форму, а плотность пыли такая же, как плотность доски. Следуя той же процедуре, описанной в предыдущей публикации (Qi et al., 2016), массовая концентрация вдыхаемой пыли (C m,t ) из одного набора данных APS (1-секунда) была рассчитана путем умножения вдыхаемой фракция условной кривой (CEN, 1993; ISO, 1995) для массового распределения пыли по размерам и их суммирование для всех размерных каналов.Таким образом, скорость образования вдыхаемой пыли (G APS ) определяется как масса вдыхаемой пыли, образующейся на единицу линейной длины разреза, и ее можно получить с помощью следующего уравнения:

    GAPS=∑t=1Ts(Cm,tQ)ncnbW

    (1)

    где, T с – общее время выборки АПС для одного реза; Q – объемный расход в испытательной системе, 0,64 м 3 с −1 ; n c — количество повторных резов при каждом испытании; n b – количество досок в стопке; W — фактическая ширина доски на один пропил.Эти данные APS содержат один набор распределения пыли по размерам для каждой секунды во время испытания, что приводит к точке данных C m,t для каждой секунды. Принимая С m,t за среднюю концентрацию по поперечному сечению воздуховода, значение C m,t Q соответствует общей массе вдыхаемой пыли в каждую конкретную секунду во время испытания. Сумма C m,t Q за время отбора проб T s дает общую массу вдыхаемой пыли, образующейся за один разрез.Таким образом, скорость образования вдыхаемой пыли, определенная в уравнении (1), представляет собой массу вдыхаемой пыли, образующейся на единицу отрезка линейной длины. Линейная резка по длине обычно используется на практике для учета производительности резки.

    Анализ данных APS из пробного испытания с 15 резами в тех же условиях испытаний (та же самая моторная пила, то же пильное полотно и те же рабочие параметры) показал, что относительное стандартное отклонение (RSD, отношение SD к среднему) для G APS , рассчитанное по каждому из 15 срезов, составляло всего ~3.1%, демонстрируя превосходную повторяемость теста. При такой высокой повторяемости три или более повторных разрезов в одних и тех же условиях испытаний считались достаточными для получения статистически надежных результатов. Небольшое относительное стандартное отклонение постоянно наблюдалось в данных всех тестов в этом исследовании. Таким образом, планки погрешностей были опущены для ясности на рисунках, представляющих результаты.

    Результаты

    Результат G APS для механических ножниц составил 0,006 ± 0,0008 г м -1 (среднее значение и стандартное отклонение для 3 повторных резов) при скорости подачи 2.54 см с −1 , подтверждая, что это действительно почти беспыльная работа. Однако, как упоминалось ранее, его использование при монтаже сайдинга ограничено низкими темпами производства и низкой точностью резки.

    Распределение частиц по размерам (PSD), отслеживаемое APS для каждого испытания с использованием механических пил, имеет почти ту же форму, что и в предыдущей публикации (Qi et al., 2016) для типичного PSD пыли от резки волокна. цементный сайдинг. Численная PSD обычно имеет логарифмически нормальное распределение со средним геометрическим диаметром около 1.0 мкм и геометрическое стандартное отклонение ~1,5. Общая концентрация частиц, конечно, варьируется для каждого теста. Поэтому около половины частиц по количеству находятся в субмикронном диапазоне. PSD на основе массы обычно имеет бимодальное логнормальное распределение с большей модой на уровне ~ 13 мкм и другой модой на уровне <5 мкм.

    Образование пыли при резке фиброцементного сайдинга с использованием различных пильных полотен

    Результаты G APS (среднее значение и стандартное отклонение 5–10 повторов) для испытанных пильных полотен также перечислены в .Пила с 8 зубьями и полотно с твердосплавными напайками из 60 зубьев были испытаны на пиле М-М, которая использовалась в режиме «рубка и скольжение» со скоростью подачи пилы при резке 2,54 см·с −1 . Оба этих лезвия были 30,5 см в диаметре. Кроме того, на пиле C-M были испытаны три пильных полотна диаметром 18,4 см, включая пильное полотно с 4 зубьями из поликристаллического алмаза, а также полотна с твердосплавными напайками на 28 и 6 зубьев. На пиле C-R было испытано только одно пильное полотно диаметром 12,7 см (5 дюймов) с шестью зубьями с твердосплавными напайками.В этих испытаниях с пилами C-M и C-R использовалась скорость подачи пилы 2,54 см с -1 . Среди трех лезвий диаметром 18,4 см лезвие Makita с 28 зубьями с твердосплавными напайками создавало значительно больше пыли, чем два других лезвия (1,02 ± 0,04 г -1 по сравнению с 0,41 ± 0,01 г -1 и 0,42 ± 0,02 г). gm -1 ), которые имеют четыре зуба с наконечниками из поликристаллического алмаза и шесть зубьев с твердосплавными наконечниками соответственно. G APS этих двух лезвий с 4 зубьями с напайками из поликристаллического алмаза и 6 зубьями с твердосплавными напайками существенно не отличались ( P = 0.192). При сравнении двух лезвий диаметром 30,5 см лезвие с 60 зубьями с твердосплавными напайками производит на 62 % больше пыли, чем лезвие с 8 зубьями с напайками из поликристаллического алмаза (0,86 ± 0,03 г -1 по сравнению с 0,53 ± 0,02 г -1 ). ). Эти результаты показывают, что меньшее количество зубьев на лезвии может привести к меньшему образованию пыли, возможно, из-за меньшего взаимодействия между зубьями лезвия и доской во время одного полного реза.

    Лезвие Фрейда диаметром 12,7 см было единственным лезвием такого размера, испытанным в этом исследовании, а его G APS было самым высоким среди всех протестированных лезвий.В частности, его G APS был на 148% выше, чем лезвие Фрейда диаметром 18,4 см (1,04 ± 0,03 г · м -1 против 0,42 ± 0,02 г · м -1 ). Эти два полотна Фрейда имеют по шесть зубьев с твердосплавными напайками и ширину пропила 1,7 мм. Они использовались с двумя разными циркулярными пилами с разным диаметром пильного диска (12,7 см против 18,4 см) и скоростью вращения диска (9068 об/мин против 5500 об/мин). Это привело к разнице в 13,7% линейной скорости зуба лезвия, прорезающего доску (60.3 мс -1 против 53,0 мс -1 ). Основываясь на сравнении этих спецификаций, более высокое значение G APS для лезвия диаметром 12,7 см, вероятно, связано с более высокой скоростью вращения лезвия, поскольку более высокая скорость вращения лезвия приводит к пропорционально большему взаимодействию между зубьями лезвия и доской. во время одного полного разреза. Следует отметить, что лезвия, использованные в этих тестах, были совершенно новыми, поэтому результаты G APS могут отличаться для старых лезвий. Поскольку лезвия PCD были рассчитаны на гораздо более длительный срок службы, чем лезвия с твердосплавными наконечниками, в оставшейся части этого исследования использовались только лезвия PCD, если не указано иное, за исключением пилы C-R, у которой было только 12.Для него доступно лезвие Фрейда диаметром 7 см.

    Образование пыли при резке фиброцементного сайдинга с использованием различных торцовочных пил

    показывает G APS (среднее из 10 повторений) для четырех торцовочных пил, протестированных в этом исследовании, в которых использовалось одно и то же пильное полотно с восемью зубьями PCD (Hitachi 18109). ; Hitachi Power Tools, Валенсия, Калифорния, США). Было очевидно, что все торцовочные пилы производят значительно меньше пыли в «режиме резки» (от 0,23 до 0,34 г·м -1 по сравнению с диапазоном от 0.53 до 0,77 г·м −1 в режиме «рубяще-скользящий»; P < 0,001 из t — Испытание для двух групп образцов каждой торцовочной пилы). Поскольку тестовая плита CertainTeed имеет толщину всего 0,76 см, на выполнение одного реза в «режиме рубки» ушло значительно меньше времени, чем в «режиме рубки и скольжения». Таким образом, было меньше режущих взаимодействий между зубьями лезвия и доской во время одного рубящего реза. Вероятно, это и было причиной меньшей скорости пылеобразования в «режиме рубки».Сравнение G APS среди четырех торцовочных пил было последовательным для обоих режимов, при этом пила M-H имела самый высокий показатель G APS , а пила MM — самый низкий. Различия, вероятно, были связаны с их различными характеристиками, особенно скоростью вращения лезвия, которая также представлена ​​в .

    Уровень образования вдыхаемой пыли (G APS ) для торцовочных пил. Лезвие: Хитачи 18109; Сайдинг: CertainTeed.

    Кроме того, на графике зависимости G APS от скорости вращения пилы была обнаружена линейная корреляция с R 2 , равная 0.99 для обоих режимов. Было обнаружено, что в «режиме измельчения» более высокое значение G APS пилы M-H (4200 об/мин) по сравнению с пилой MD (3922 об/мин) не является статистически значимым ( P = 0,06). Для всех других сравнений данных, представленных на графике, более высокое значение G APS из-за более высокой скорости вращения диска оказалось статистически значимым [ P = 0,014 для сравнения между пилой MD (3922 об/мин) и пилой MB ( 33714 об/мин), а для всех остальных случаев P ≤ 0,001].Высокая корреляция между скоростью образования пыли и скоростью вращения полотна пилы также согласуется с предыдущим наблюдением, согласно которому пила CR с лезвием Фрейда диаметром 12,7 см, работавшая с самой высокой скоростью вращения, дала самый высокий показатель G APS среди все тест. Эти результаты показывают, что более низкая скорость вращения диска может быть предпочтительнее для резки фиброцементных плит, если она обеспечивает аналогичное качество резки.

    Сравнение скорости образования вдыхаемой пыли (G APS ) и скорости вращения лезвия торцовочных пил.Лезвие: Хитачи 18109; Сайдинг: CertainTeed.

    Обратите внимание, что для этих испытаний с торцовочными пилами скорость подачи пилы была зафиксирована на уровне 2,54 см с −1 . В этом исследовании не проводились тесты на резание при скольжении пильных полотен торцовочных пил по фиброцементной плите (без режущего движения) при различных скоростях подачи пилы.

    Образование пыли при резке фиброцементного сайдинга дисковыми пилами с различной скоростью подачи

    показаны результаты G APS (среднее значение по 5 повторениям) для трех протестированных дисковых пил с различной скоростью подачи пилы.Очевидно, что G APS уменьшилась с увеличением скорости подачи пилы для всех протестированных пил. Для той же пилы более низкий G APS при более высокой скорости подачи пилы оказался статистически значимым ( P <0,001). Вероятно, это произошло из-за меньшего количества режущих взаимодействий между зубьями диска и доской во время одного пропила, когда скорость подачи пилы была выше. При одинаковой скорости подачи пилы циркулярная пила C-R (используемая с диском Фрейда диаметром 12,7 см) образовывала значительно больше вдыхаемой пыли, чем циркулярная пила C-H ( P < 0.001), который также образовывал значительно больше вдыхаемой пыли, чем циркулярная пила C-M ( P < 0,001). В этих испытаниях пилы C-H и C-M использовали одно и то же полотно с четырьмя зубьями с наконечниками из поликристаллического алмаза. Различия G APS среди этих циркулярных пил с одинаковой скоростью подачи пилы, вероятно, были связаны с разной скоростью вращения их лезвий (9068 об/мин для пилы C-R, 5663 об/мин для пилы C-H и 5500 об/мин для пилы C-M).

    Скорость образования вдыхаемой пыли (G APS ) при различной скорости подачи пилы.Сайдинг: CertainTeed.

    Образование пыли при одновременной резке разного количества фиброцементных досок

    В этом исследовании для пил MB, CH и CM было уложено и распилено до шести досок, и их результаты G APS (среднее из 5 повторов) ) представлены в . Для всех трех пил G APS уменьшалась по мере увеличения количества досок в стопке. Для той же пилы более низкое значение G APS , полученное из-за большего количества досок в стопке, оказалось статистически значимым ( P < 0.001). Поскольку для этих испытаний скорость подачи пилы была зафиксирована на уровне 2,54 см с -1 , одной и той же пиле требовалось примерно одинаковое время для резки стопки досок, независимо от того, сколько досок было в стопке. Таким образом, при большем количестве досок в штабеле происходило меньше взаимодействий при резании между зубьями диска и сайдингом на единицу линейной длины реза, что, вероятно, способствовало более низкому G APS , определенному в уравнении (1) как масса вдыхаемой пыли, образующейся на единицу погонной длины реза.В пиле C-R используется полотно диаметром 12,7 см, поэтому она не может разрезать стопку из шести досок, поэтому эта пила не тестировалась в этой части исследования. Торцовочные пилы, отличные от M-B, также не тестировались, но можно ожидать, что они будут следовать той же тенденции, что и G APS с меньшим количеством досок в стопке.

    Уровень образования вдыхаемой пыли (G APS ) при резке разного количества обшивочных досок в штабеле. скорость подачи пилы 2,54 см с −1 ; Сайдинг: CertainTeed.

    При одинаковом количестве уложенных друг на друга досок торцовочная пила M-B генерировала значительно больше вдыхаемой пыли, чем циркулярная пила C-H ( P < 0.001), который также образовывал значительно больше вдыхаемой пыли, чем циркулярная пила C-M ( P < 0,001).

    Обсуждение

    G APS из двух лезвий диаметром 18,4 см с четырьмя зубьями с напайками из поликристаллического алмаза и шестью зубьями с твердосплавными напайками существенно не отличаются ( P = 0,192). Этот результат свидетельствует о том, что зубья с наконечниками из PCD сами по себе могут не приводить к более низкой скорости образования пыли по сравнению с зубьями с твердосплавными наконечниками. Таким образом, значительно ниже G APS от 30.Лезвие диаметром 5 см с восемью зубьями с PCD-наконечниками (0,53 ± 0,02 г -1 ) по сравнению с лезвием с 60 зубьями с твердосплавными напайками (0,86 ± 0,03 г -1 ), скорее всего, связано с меньшим зубы. Тем не менее, использование лезвий с зубьями с наконечниками из поликристаллического алмаза на практике может быть предпочтительным, поскольку они рассчитаны на гораздо более длительный срок службы, чем лезвия с твердосплавными наконечниками.

    Все экспериментальные результаты в этом исследовании указывают на то, что меньшее количество режущих взаимодействий между зубьями пильного диска и сайдинговой доской на единицу линейной длины реза, как правило, приводит к более низкой скорости образования вдыхаемой пыли.Это постоянно наблюдалось с более низким G APS в условиях испытаний с меньшим количеством зубьев на пильном полотне, более низкой скоростью вращения пильного диска, более высокой скоростью подачи пилы и большим количеством досок, укладываемых для каждого пропила. Все торцовочные пилы производили меньше пыли в «режиме рубки», чем в режиме «рубки и скольжения», возможно, по той же причине. Таким образом, если качество резки остается удовлетворительным, то для сведения к минимуму образования пыли операторы электропил для резки фиброцементного сайдинга могут захотеть: 1) выбрать пильные диски с меньшим количеством зубьев и электропилы с меньшей скоростью вращения диска; 2) выбрать работу пил с более высокой скоростью подачи при резании; и 3) укладывать больше досок для каждого разреза, когда это возможно.Эти методы могут снизить воздействие респирабельной кремнеземной пыли при резке фиброцементного сайдинга. Можно рассмотреть вопрос о проведении дополнительных исследований для разработки полотен и механических пил специально для резки фиброцементного сайдинга с меньшим количеством зубьев и более низкой скоростью вращения лезвия, чем те, которые тестировались в этом исследовании. Эти усовершенствования могут помочь снизить воздействие вдыхаемого кристаллического кремнезема на рабочих при резке фиброцементного сайдинга с использованием технических средств контроля или без них.

    Выводы

    Лабораторные испытания образования вдыхаемой пыли при резке панелей фиброцементного сайдинга подтвердили, что использование механических ножниц для резки фиброцементного сайдинга обеспечивает практически беспыльную работу.При использовании электропил меньшее количество режущих взаимодействий между зубьями пильного диска и сайдинговой доской на единицу линейной длины пропила приводило к более низкой скорости образования вдыхаемой пыли. Этого можно достичь, используя пильный диск с меньшим количеством зубьев, электропилы с более низкой скоростью вращения диска, более высокую скорость подачи пилы и укладывая больше досок для каждого пропила. Результаты, полученные в этом исследовании, могут помочь определить оптимальную работу на практике и разработать будущие инструменты, направленные на минимизацию образования пыли при обеспечении удовлетворительного реза.

    Дополнительные материалы

    Дополнительная информация

    Благодарности

    Финансирование

    Проект Национального института охраны труда и техники безопасности [Партнерство в борьбе с пылью от фиброцементного сайдинга (CAN# 0927ZJSB)].

    Сноски

    Отказ от ответственности. Выводы и выводы, содержащиеся в этом отчете, принадлежат авторам и не обязательно отражают точку зрения Национального института охраны труда и техники безопасности.Упоминание названия продукта или компании не означает одобрения со стороны Центров по контролю и профилактике заболеваний или NIOSH.

    Каталожные номера

    • Bousquin J. Эстетика и долговечность фиброцемента продолжают завоевывать поклонников. [По состоянию на 2 августа 2016 г.]; Журнал «Строительные товары». 2009 г. Дата публикации: 13 февраля 2009 г. Доступно по адресу http://www.ebuild.com/articles/875202.hwx.
    • CEN. Европейский центр нормализации атмосферы на рабочем месте: определения размера частиц для измерения частиц в воздухе на рабочем месте, EN 481.Брюссель, Бельгия: CEN; 1993. [Google Scholar]
    • CEN. Безопасность машин. Оценка выбросов опасных веществ в атмосферу. Часть 3. Метод испытательного стенда для измерения скорости выбросов для данного загрязняющего вещества, EN 1093-3. Брюссель, Бельгия: CEN; 2006. [Google Scholar]
    • Чисхолм Дж. Концентрация вдыхаемой пыли и диоксида кремния в результате строительных работ. Внутренняя застроенная среда. 1999;8(2):94–106. [Google Scholar]
    • Флинн М.Р., Сьюзи П. Местная вытяжная вентиляция для контроля сварочного дыма в строительной отрасли — обзор литературы.Энн Оккуп Хайг. 2012;56(7):764–776. [PubMed] [Google Scholar]
    • ISO 7708. Международная организация по стандартизации (ISO) 7708: определения размера частиц для отбора проб, связанных со здоровьем. Женева, Швейцария: ИСО; 1995. [Google Scholar]
    • Линч К.Д. Вдыхаемая бетонная пыль — силикозная опасность в строительной отрасли. Приложение Occup Environ Hyg. 2002;17(3):209–221. [PubMed] [Google Scholar]
    • Lofgren DJ, Johnson DC, Walley TL. Проблемы соответствия OSHA: воздействие кремнезема и шума при монтаже фиброцементного сайдинга.J Occup Environ Hyg. 2004;1:D1–D6. [PubMed] [Google Scholar]
    • NIOSH. Обзор опасности NIOSH: воздействие на здоровье вдыхаемого кристаллического кремнезема на рабочем месте. Цинциннати, Огайо: Национальный институт безопасности и гигиены труда; 2002. Публикация № 2002-129. [Google Scholar]
    • Qi C, Echt A, See M. Подробный обзорный отчет: партнерство по борьбе с пылью от фиброцементного сайдинга. Цинциннати, Огайо: DHHS/CDC/NIOSH; 2013. [По состоянию на 2 августа 2016 г.]. Отчет № EPHB 358-11a. Доступно на http://www.cdc.gov/niosh/surveyreports/pdfs/358-11a.pdf. [Google Scholar]
    • Qi C, Echt A, Gressel MG. К характеристике скорости образования и зависимости содержания кристаллического кремнезема в пыли от резки фиброцементного сайдинга. Энн Оккуп Хайг. 2016;60(2):220–230. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
    • Бюро переписи населения США. [По состоянию на 9 ноября 2016 г.]; ОБЗОР СТРОИТЕЛЬСТВА, основной тип материала наружных стен новых односемейных домов завершен. 2013 г. http://www.census.com.gov/const/C25Ann/sftotalexwallmat.pdf.
    • Valiante DJ, Schill DP, Rosenman KD, Socie E. Ремонт шоссе: новая угроза силикоза. Am J Общественное здравоохранение. 2004;94(5):876–880. [Статья бесплатно PMC] [PubMed] [Google Scholar]

    (PDF) Легко реализуемые методы могут сократить годовые выбросы CO 2 при производстве бетона более чем на 20%

    с производством бетона по всему миру.

    Из-за характера предлагаемых методов их можно

    выполнять глобально с минимальными барьерами для реализации.Несмотря на то, что предлагаемые методы просты,

    их применение может привести к значительному сокращению

    выбросов в секторе производства бетона.

    Чтобы получить представление о роли, которую могут играть эти стратегии смягчения последствий, можно

    изучить сокращение выбросов в течение более длительного периода времени.

    Здесь мы рассчитываем такие сокращения, используя прогнозы

    потребления цемента [29,30], линейный тренд годового

    глобального потребления, предполагая, что ежегодно доступны те же соотношения материалов, и никаких других улучшений

    считаются.На основе этой упрощенной оценки

    кумулятивных выбросов, которые могут быть компенсированы, если все три метода

    будут глобально внедрены в 2016 году, составят

    23–28 Гт CO

    2

    экв к 2051 году, что эквивалентно 60 %–

    75% всех выбросов, связанных с переработкой и энергетикой

    с 2013 г. [22]. Интересно отметить, что эти

    улучшения не сильно зависят от увеличения использования летучей

    золы и шлака, оба из которых являются побочными продуктами

    процессов, которые могут уменьшиться под давлением мер по сокращению выбросов; более 95% сокращения выбросов

    , о котором сообщается в этом исследовании, может быть достигнуто

    за счет увеличения использования известняка, увеличения возраста конструкции,

    и выбора идеальной пропорции смеси.

    Благодарности

    SM с благодарностью выражает благодарность Университету

    программы постдокторских стипендий президента Калифорнии

    . Эта работа представляет точку зрения

    авторов, не обязательно точку зрения спонсора.

    Ссылки

    [1]Перспективы мировой урбанизации на 2014 год: пересмотр 2014 года,

    Основные моменты. Организация Объединенных Наций, Департамент по экономическим и

    социальным вопросам, Отдел народонаселения

    [2] Дойл М. В. и Хавлик Д. Г. Инфраструктура 2009 г. и окружающая среда

    Annu.Преподобный Окружающая среда. Ресурс. 34 349–73

    [3] Muller N and Harnisch J 2008 A Blueprint for a Climate

    Friendly Cement Industry (Gland: World Wildlife Fund)

    [4] Kelly TD and van Oss HG 2014 History Statistics for Mineral

    and Material Commodities: Cement Statistics (http://minerals.

    usgs.gov/minerals/pubs/historical-statistics/) (дата доступа: 1

    , январь 2015 г.)

    [5] 2015 г. Организация Объединенных Наций, Департамент экономических и социальных

    Affairs, Population Division: World Population Prospects, редакция

    2015 г. (http://esa.un.org/unpd/wpp/DVD/)

    (по состоянию на 15 августа 2015 г.)

    [6] DiFrancesco CA, Kelly TD, Bleiwas DI and Fenton MD 2014

    Историческая статистика минеральных и сырьевых товаров: железо

    и Статистика стали (http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/

    history-statistics/) (по состоянию на 1 января 2015 г.)

    [7] 2014 FAOSTAT (http://faostat.fao.org/site/ 626/

    DesktopDefault.aspx?PageID=626#ancor) (по состоянию на

    1 января 2015 г.)

    [8]2014 Общее количество минеральных компонентов, используемых в качестве заменителя цемента

    (http://wbcsdcement.org/GNR-2013/geo/GNR-Indicator_

    19TGW-geo.html) (по состоянию на 15 июня 2015 г.)

    [9] Huntzinger DN и Eatmon TD 2009 Оценка жизненного цикла

    производства портландцемента: сравнение традиционный процесс

    с альтернативными технологиями J. Cleaner Prod. 17

    668–75

    [10] Сакаи К. и Буффенбаргер Дж. К. Устойчивость бетона, 2014 г.

    , форум VI Concr. Междунар. 36 55–8

    [11]OECD/IEA and WBCSD 2009 Cement Roadmap

    [12]Benhelal E, Zahedi G, Shamsaei E and Bahadori A 2013 Global

    стратегии и возможности сокращения выбросов CO

    2

    3 цемент

    промышленность J.Очиститель Прод. 51 142–61

    [13] Neuhoff K et al 2014 Carbon Control and Competitiveness Post

    2020: The Cement Report (Берлин: Климатические стратегии) ​​

    [14] Feiz R, Ammenberg J, Baas L, Eklund M, Helgstrand A и

    Marshall R 2015 Улучшение показателей CO

    2

    цемента,

    часть I: использование оценки жизненного цикла и ключевых показателей эффективности

    для оценки развития цементной промышленности

    J. Cleaner Prod.98 272–81

    [15] Van den Heede P and De Belie N 2012 Воздействие на окружающую среду

    и оценка жизненного цикла (LCA) традиционных и «зеленых» бетонов

    : обзор литературы и теоретические расчеты

    Cement Concr. Композиции 34 431–42

    [16]Gursel AP, Maryman H and Ostertag C 2016 A Произв.112 823–36

    [17]Henry M and Kato Y 2014 Устойчивый бетон в Азии:

    Подходы и барьеры с учетом регионального контекста Constr.

    Стр. Матер. 67 399–404

    [18]Gursel AP, Masanet E, Horvath A and Stadel A 2014 Life-cycle

    Инвентаризационный анализ производства бетона: критический обзор

    Cement Concr. Композиции 51 38–48

    [19] GNR 2014 Global Cement Database on CO

    2

    и Energy

    Информация (www.wbcsdcement.org/GNR-2013/index.html)

    (по состоянию на 15 июня 2015 г.)

    [20]Miller SA, Horvath A, Monteiro PJM and Ostertag CP 2015

    Выбросы парниковых газов из бетона можно сократить на

    использование пропорций смеси, геометрических аспектов и возраста в качестве факторов проектирования

    Окружающая среда. Рез. лат. 10 114017

    [21] Меддах М.С., Лмбахия М.С. и Дхир Р.К. 2014 Потенциальное использование

    бинарных и композитных известняковых цементов в бетоне

    производство Constr.Строить. Матер. 58 193–205

    [22] МЭА 2015 Энергия и изменение климата (Париж: Международное

    Энергетическое агентство и Организация экономического сотрудничества

    и развитие)

    [23] МЭА 2014 2012 CO

    2

    Выбросы Обзор (International Energy

    Agency)

    [24]Celik K, Meral C, Petek Gursel A, Mehta PK, Horvath A и

    Monteiro PJM 2015 Механические свойства, долговечность и оценка жизненного цикла

    самоуплотняющихся бетонные смеси

    , изготовленные из смешанных портландцементов, содержащих летучую золу и

    известняковую муку Cement Concr.Композиции

    56 59–72

    [25] Goldstein B, Birkved M, Quitzau M-B and Hauschild M 2013

    Количественная оценка городского метаболизма путем сопряжения с

    системой оценки жизненного цикла: разработка концепции и

    тематическое исследование Environ. Рез. лат. 8035024

    [26] Миллер С.А., Монтейро П.Дж.М., Остертаг С.П. и Хорват А.

    Состав бетонной смеси для достижения желаемой прочности и снижения потенциала глобального потепления

    Construct. Строить.Матер. в

    обзор

    [27]Miller S A, Monteiro P J M, Ostertag CP and Horvath A 2016

    Сравнительные показатели для расчета и дозирования бетонных смесей

    с учетом воздействия на окружающую среду Цемент

    Concr. Композиции 68 131–43

    [28] Розенберг Дж., Дэвис С.Дж., Нарлох У. и Халлегатт С. 2015

    Климатические ограничения на углеродоемкость экономического

    роста Окружающая среда. Рез. лат. 10 95006

    [29] IEA 2009 Cement Technology Roadmap 2009: Выбросы углерода

    Сокращение до 2050 года (Париж: Международное энергетическое агентство и

    Организация экономического сотрудничества и развития)

    [30] UNPD 2015 World Population Prospects , редакция 2015 г.: основные выводы

    и предварительные таблицы (Нью-Йорк: Организация Объединенных Наций,

    , Департамент по экономическим и социальным вопросам, отдел народонаселения

    )

    7

    Environ.Рез. лат. 11 (2016)074029

    Снижение цен Dangote для стимулирования конкуренции в цементной промышленности

    Конкуренция среди производителей цемента в Нигерии станет более жесткой после того, как Dangote Group, крупнейший производитель в стране, снизила цены на основной товар.

    Dangote Cement, который также является крупнейшим производителем строительных материалов в Африке, снизил цены на своем внутреннем рынке в Нигерии, пытаясь увеличить потребление цемента.

    Цена снижается до трехкратной марки цемента на N6 000 (30 долларов США.23) на метрическую тонну, что соответствует сокращению N300 на 50-килограммовый мешок, позволяет Dangote по-прежнему получать высокую прибыль, сказал Онне ван дер Вейде, главный исполнительный директор Dangote цемента, в Лагосе.

    Между тем, опрос по всей стране показал, что дистрибьюторы и розничные торговцы начинают внедрять новый ценовой режим, что приводит к постепенному снижению цен.

    Себастьян Ивемгиве, продавец в Бенин-Сити, штат Эдо, отметил, что основное здание, которое было продано по цене 1850 найр за мешок 50 кг, с прошлой недели снизилось до 1650 найр за мешок и, вероятно, будет снижаться еще больше. .

    Заявление о снижении цены было подтверждено другими розничными торговцами, такими как Opeloyeru Eniola в районе Оджоду штата Лагос, которые заявили: «Хотя я все еще продаю свои старые запасы, я знаю, что цена на следующую поставку была снижена. ”

    Хотя наблюдатели придерживаются мнения, что продолжающееся расширение производства в Африке, должно быть, дало Dangote цементу возможность снизить внутреннюю цену на продукт, цементный гигант, как сообщается, также надеется, что более низкие цены помогут увеличить экспортные продажи в соседние страны, где у него нет присутствие еще.

    В ответ на сообщения компании Dangote о снижении цен Таджудин Ибрагим, руководитель группы Chapel Denham, сказал: «Мы ожидаем, что другие производители цемента, такие как WAPCO, UNICEM и AshakaCem в Lafarge Africa Group и Cement Company в Северной Нигерии, сократят производство цемента. цены, являясь ценополучателями в отрасли.

    «Объемы продаж цементной промышленности, однако, могут не вырасти из-за снижения цен, поскольку связь между ценой и потреблением слаба».

    Ибрагим сказал, что замедление развития инфраструктуры из-за ослабления финансовой устойчивости правительства и давления на потребительские кошельки замедлит спрос на строительные материалы.

    Согласно данным Национального бюро статистики (НБС), валовой внутренний продукт увеличился на 2,35% в годовом исчислении по сравнению с 3,96% кварталом ранее.

    «У конкуренции нет другого выбора, кроме как снизить цену, потому что Dangote является лидером рынка», — сказала Пабина Йинкере, руководитель отдела исследований Vetiva Capital Management в Лагосе.

    Последние отчеты о прибылях и убытках показали, что четыре основных игрока в отрасли переживают всплеск роста, несмотря на экономический спад, охвативший компании, производящие товары народного потребления.

    Совокупная выручка четырех доминирующих производителей цемента (Dangote, Lafarge, Ashaka и Cement Company of Northern Nigeria), как указано в их результатах (h2) за 2015 год, выросла на 13,02 процента до 378,40 млрд. год.

    Совокупная чистая прибыль этих фирм увеличилась на 24 процента до 156,94 млрд. найр в июне 2015 года по сравнению с 126,17 млрд. найр в прошлом году, поскольку альтернативный дешевый источник энергии продолжает сокращать расходы и укреплять чистую прибыль. Участники отрасли ожидают, что стремительная урбанизация повысит спрос на строительные материалы.

    Dangote Cement объявила о своем намерении увеличить свои мощности по производству цемента в Нигерии на 20% до 35,25 млн тонн в год с 29,25 млн тонн в год в настоящее время. Новый полностью интегрированный завод, строительство которого будет завершено в течение следующих 30 месяцев, будет расположен в Итори, штат Огун, недалеко от цементного завода Lafarge Africa в Эвекоро. Завод будет состоять из двух линий мощностью 3,0 млн тонн каждая.

    Dangote Cement, контролируемая самым богатым человеком Африки Алико Данготе, стремится увеличить продажи и защитить долю рынка в Нигерии, одновременно быстро расширяясь в других странах Африки к югу от Сахары.В этом году компания столкнулась с нехваткой топлива на внутреннем рынке, что привело к снижению спроса.

    Нигерия, крупнейший производитель нефти в Африке, пострадала из-за падения цен на нефть вдвое в прошлом году и потерь от исламистского повстанческого движения на севере страны.

  • Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.