Составляющие бетонных и растворных смесей: щебень, цемент, песок, вода и добавки

В состав бетонной смеси входят:

• крупный заполнитель - щебень (возможно использование других камней, например, габбро-диабаза, или недробленого гравия, который в таком случае щебнем не является),
• мелкий заполнитель - песок (на некоторых заводах используют промежуточный заполнитель: песчано-гравийную смесь, что делать не рекомендуется),
• вяжущее - цемент (для уменьшения себестоимости могут использоваться зола, шлаки и другие отходы),
• вода,
• добавки (пластифицирующие, противоморозные, воздухововлекающие и т.п.)

Все они, за исключением крупного заполнителя, входят и в состав растворной смеси (собственно, именно это ее и отличает от бетонной смеси).

Взаимное соотношение различных компонентов в зависимости от итоговой проектной прочности камня (бетона, раствора) можно проследить с помощью диаграммы ниже, отражающей реальную себестоимость материалов в 2012-м году на одном из бетонных заводов, входящих в систему «М350» (вода считается условно-бесплатной):

На ее основании можно сделать следующие выводы:

• наибольшую долю себестоимости составляет щебень (кроме высокопрочных смесей). Его доля в стоимости изменяется от 60% (для B7,5 без ПМД) до 40% (для B40 с ПМД, где цемент занимает уже больше по стоимости - 47%).
• при повышении класса/марки прочности принципиально изменяется только стоимость цемента, входящего в смесь. Стоимость песка и (для бетонных смесей) щебня остается практически неизменной (чуть-чуть снижается, поскольку увеличение объема цемента в смеси происходит за счет снижения объема песка и щебня),
• из-за отсутствия щебня объем и стоимость цемента и песка в растворной смеси больше, чем в бетонной смеси той же прочности. Но поскольку щебень занимает наибольшую долю - то при его отсутствии суммарно растворная смесь дешевле, чем бетонная,
• поскольку объем противоморозной добавки прямо зависит от объема цемента в смеси, стоимость ПМД возрастает с возрастанием прочности вместе со стоимостью цемента в смеси.

Вопросы про щебень в бетоне

В чем отличие гравия от щебня?
Щебень - это дробленая порода, в качестве этой породы может выступать гравий. Другие виды щебня - гранитный, доломитовый (известняковый), твердых (плотных) горных пород.
Мало кто производит бетон на недробленом гравии, потому что с шарообразными камнями цементная паста сцепляется хуже, чем с дроблеными. Поэтому когда говорят «бетон на гравии», в подавляющем большинстве случаев имеется в виду бетон на гравийном щебне. 

А отличие гравийного щебня (гравия) от гранитного щебня (гранита)?
Гранит относительно более прочный (если прочность гравийного щебня обычно 800-1100, то гранитного - 1200-1400). На итоговой прочности бетона это не сказывается - бетоны одной марки/класса по прочности обеспечивают ее вне зависимости от наполнителя. А «запас прочности», который остается у гранитного щебня, обычно нивелируется меньшим количеством цемента в смеси по сравнению с бетоном на гравийном щебне.
Также гранитный щебень обеспечивает более высокие итоговые показатели морозостойкости и водонепроницаемости бетона. Разница также невелика, в подавляющем большинстве случаев по результатам испытаний сертифицируется один и тот же показатель.
Другое дело, что гранитный щебень чуть больше «фонит» в пределах нормы - понятно, что ПДК по радиоактивности не превышен, иначе он был бы запрещен к продаже.
 

Правда ли, что перекрытия, крупные фундаменты и прочие ответственные конструкции можно заливать только бетоном на гранитном щебне?

Во многих населенных пунктах Московской области стоят монолитные многоэтажные дома (например, в г. Краснознаменске), при строительстве которых использовался бетон В25 на гравийном щебне. Многие заводы в западной части Подмосковья вообще работают только на гравийном щебне, потому что гравийный щебень обладает достаточными свойствами для любых задач гражданского строительства.

Но ведь  бетон высоких марок может быть только на гранитном щебне?

Реальность: многие заводы (например, в г. Наро-Фоминске) используют гравийный щебень даже для смеси прочностью B40 (по старой классификации - М550)! При этом гарантируются классы по морозостойкости F300 и водонепроницаемости W12.
Одна из причин - использование щебня твердых горных пород (ТГП), который по характеристикам близок к гранитному, но им не является, поэтому на некоторых заводах такой щебень для упрощения и понятности учитывают гравийным, хотя в реальности его показатели выше, чем у гравийного.
Заводы работают много лет, и судебными исками о недостижении показателей (если таковые и были) не разорены.

А если заказать бетон на известняковом щебне - насколько он хорош?
Бетон на известняковом щебне характеризуется пониженной морозостойкостью. И если сохранность большей части конструкции определяется показателем морозостойкости F, то щебень на кромке слоя зачастую набирает излишней влаги и отколупливается от конструкции, «вылетает» из конструкции (в этом случае определяется термин «стреляет»).
Таким образом, для заливки несущих конструкций использование бетона на известняковом щебне не рекомендуется.
Тем не менее, при проведении дорожных работ такой бетон лучше подходит под укатывание катком, чем бетон на гранитном щебне.

Можно ли заказать бетон со щебнем мелкой фракции?
Весь бетон технологически производится на щебне мелкой фракции, то есть фракции 5-20. Кроме того, есть мелкозернистый бетон, производимый на еще более мелкой фракции 5-10.

Что такое лещадность щебня в бетоне?
Лещадность - если смотреть из происхождения слова, это степень похожести щебня на плоскую рыбу лещ.
Когда меньшая сторона щебня отличается по длине от большей в 3 и более раза - щебень считается пластинчатым. Если в дополнение к этому и вторая сторона меньше первой в 3 и более раза - щебень считается игловатым.
Бетон обычно производится на щебне II группы лещадности, в котором содержание пластинчатых и игловатых зерен находится в диапазоне от 15 до 25%, реже - на щебне I группы лещадности, в котором пластинчатых и игловатых зерен менее 15 до 25%: такой щебень называется кубовидным и имеет самые высокие характеристики и самую высокую стоимость.