Что такое щебень?

Щебень — это продукт дробления скальных горных пород. Данный продукт производится путем добычи в карьере горной породы, которую затем путем «грохочения» (способ дробления гранита) перерабатывают в щебень. Самой распространенной и широко применяемой горной породой является гранит. Щебень может быть получен также при дроблении валунов и гравия.

Адгезия щебня

Одной из специфических характеристик щебня является адгезия. Этот параметр отражает оценку качества сцепления битумных вяжущих с поверхностью щебня. Необходимо отметить, что на качество сцепления влияет цвет щебня. Лучшие показатели по адгезии дает серый и темно-серый щебень.

Зерновой состав щебня

Зерновой состав каждой фракции должен удовлетворять требованиям ГОСТ 8267−93 «Щебень и гравий из плотных горных пород для строительных работ». Исходя из требований указанного ГОСТа следует, что в фракции щебня, поставляемой на строительство, например 20−40 мм, количество зерен размером мельче 20 мм не должно превышать 10%, а зерен крупнее 1,25⋅D (50 мм) не более 0,5%. Эти требования необходимы для строгого соблюдения зернового состава отдельных фракций. Соблюдение данных требований отражается в рассеве.

Лещадность щебня:

В щебне нормируют содержание зерен пластинчатой (лещадной — произошло от слова «лещ», т.е. плоский как лещ) и игловатой форм. К зернам пластинчатой и игловатой форм относят такие зерна, толщина или ширина которых менее длины в три раза и более. По форме зерен щебень подразделяют на четыре группы (содержание зерен пластинчатой и игловатой форм, % по массе):

• I группа «кубовидная» до 15%,

• II группа «улучшенная» от 15% до 25%,

• III группа «обычная» от 25% до 35%,

• IV группа «обычная» от 35% до 50%.

Необходимо заметить, что «лещадность» это одна из самых важных характеристик качества щебня. Чем меньше лещадность, тем качественнее считается щебень. Использование щебня кубовидной формы дает наиболее плотную утрамбовку.

Наличие в щебне зерен пластинчатой и игловатой форм приводит к увеличению межзерновой пустотности в смеси. Это в свою очередь приводит к увеличению расхода связующего компонента, а это влечет за собой дополнительные материальные затраты. Кроме того, кубовидные зерна обладают большей прочностью, чем зерна пластинчатой и игловатой форм. Следовательно, использование кубовидного щебня в производстве экономически целесообразнее.

Для тех потребителей, которые выпускают высококачественные асфальт, бетон и железобетонные (в т. ч. мостовые) конструкции, кому по технологии требуется использование кубовидного щебня, можно предложить гранитный, базальтовый, габбро-диабазовый щебень очень хорошего качества, с лещадностью 8%, 12%, 15%, произведенный в Новгородской, Свердловской, Архангельской, Ленинградской областях. Для тех, кому необходим обычный щебень, предлагаются поставки из Ленинградской, Челябинской, Свердловской, Архангельской областей и Карелии. В этом случае лещадность не будет превышать 25%. Данный вид щебня пользуется наибольшим спросом у заказчиков.

Морозостойкость щебня

Морозостойкость щебня характеризуют числом циклов замораживания и оттаивания. Разрешается оценивать морозостойкость щебня по числу циклов насыщения в растворе сернокислого натрия и высушивания. По морозостойкости щебень подразделяют на марки: F15; F25; F50; F100; F150; F200; F300; F400.

Показатели морозостойкости щебня и гравия определяют при испытании замораживанием и оттаиванием или насыщением в растворе сернокислого натрия и высушиванием.

В строительстве в основном применяют щебень с маркой прочности не менее F300.

Прочность щебня:

Прочность щебня характеризуют пределом прочности исходной горной породы при сжатии, дробимостью щебня при сжатии (раздавливании) в цилиндре, и износом в полочном барабане. Эти показатели имитируют сопротивление каменного материала при воздействии проходящих по дороге транспортных средств и механические воздействия в процессе строительства дорожных конструкций (укладка и уплотнение катками).

В зависимости от марки щебень делят на группы: высокопрочный М1200−1400, прочный М800−1200, средней прочности М600−800, слабой прочности М300−600, очень слабой прочности М200.

В щебне нормируют содержание зерен слабых пород с пределом прочности исходной породы при сжатии в водонасыщенном состоянии до 20 МПа. По ГОСТ 8267−93 щебень марок М1400, М1200, М1000 не должен содержать зерна слабых пород в количестве более 5%, щебень марок М800, М600, М400 более 10%, щебень марок М300 и М200 более 15% по массе.

Наибольшим спросом пользуется гранитный щебень прочностью М1200, реже используется высокопрочный гранитный щебень или базальтовый щебень с маркой прочности М1400−1600. В основном он используется в производстве тяжелых высокопрочных бетонов, в несущих мостовых конструкциях, фундаментах.

Радиоактивность щебня

Самая важная характеристика, с которой обычно начинается обсуждение качества строительного щебня с покупателем — это его радиоактивность.

Если продукция должна быть пригодна для всех без исключения видов строительных работ, что должно быть подтверждено соответствующими сертификатами и санитарно-эпидемиологическими заключениями, исследованиями спец. лабораторий, то это означает, что весь поставляемый гранитный щебень и др. виды высокопрочного щебня относятся к I-му классу по радиоактивности (менее 370 Бк/кг).

Для строительства дорог подходит щебень II класса по радиоактивности (более 370 Бк/кг)

Содержание пылевидных и глинистых частиц

В щебне нормируют содержание пылевидных и глинистых частиц (размером менее 0,05 мм). Кроме того, выделяют комки глины с крупностью частиц от 1,25 мм до наибольшего размера зерен щебня данной фракции при смеси фракций. Для всех видов и марок щебня по прочности содержание глины в комках в общем количестве пылевидных и глинистых частиц не должно превышать 0,25% по массе. В щебне из магматических и метаморфических пород содержание пылевидных и глинистых частиц по массе не должно превышать 1 %, в щебне из осадочных пород марок от М600 до М1200-2%, а марок от М200 до М400-3%.

Фракции щебня

По крупности щебень разделяют на фракции. Фракция это максимально допустимый размер отдельно взятого камня (зерна). Разделяют основные и сопутствующие фракции щебня. К основным фракциям относятся: 5−10мм, 5−20мм, 10−20мм, 20−40мм, 20−65мм, 25−60мм, 40−70мм. К сопутствующим фракциям относятся: 0−2мм, 0−5мм, 0−15мм, 0−20мм, 0−40мм, 0−60мм, 2−5мм. В отдельных случаях находят применение фракции 70−120мм и 120−150мм. Наибольшим спросом на рынке пользуется гранитный щебень фракции 5−20мм, реже 5−15мм, применяющийся в производстве асфальта, бетона и железобетонных конструкций. Щебень гранитный фракций 20−40мм, 20−65мм, 25−60мм, 40−70мм так же пользуется устойчивым спросом, и применяется в строительстве и ремонте железнодорожных насыпей, трамвайных линий, подушек автомобильных дорог, в строительстве зданий при закладке фундамента, а также используется для дробления на более мелкие фракции щебня. Из всех природных каменных материалов, используемых в строительстве, щебень является основным.

Влагоотдача

Свойство материала терять находящуюся в его порах влагу. Влагоотдача характеризуется количеством воды в процентах (по массе или объему), теряемым стандартным образцом материала в сутки при относительной влажности окружающего воздуха 60% и температуре окружающей среды 20°С.

Водопроницаемость

Способность материала пропускать воду под давлением. Водопроницаемость характеризуется количеством воды, прошедшей в течении 1часа через образец площадью 1м и толщиной 1м при постоянном давлении.

Водопоглощение

Способность материала впитывать и удерживать в своих порах влагу. Водопоглощение определяют по массе или объему и выражают в процентах. Водопоглощение по объему всегда меньше 100%, а по массе может быть более 100% (теплоизоляционные материалы способны поглощять значительно больше воды, чем их масса).

Гигроскопичность

Свойство материалов поглощать влагу из воздуха. Гигроскопичные материалы могут поглощать большое количество воды, при этом увеличивается их масса, снижается прочность, изменяются размеры.

Гравий и щебень

Для бетонов используют следующие виды крупного заполнителя: щебень из природных каменных материалов, гравий и щебень из гравия, щебень из доменного шлака и из других побочных продуктов промышленности.

Гравий для строительных работ бывает горным (овражным), речным и морским. Речной и морской гравий чище овражного, но имеет шлифованную поверхность, что ухудшает его сцепление с вяжущими веществами.

Щебень из природного камня для строительных работ — смесь, получаемая после дробления кусков горных пород или искусственных камней. Щебень имеет остроугольную форму или шероховатую поверхность, благодаря чему его сцепление с вяжущими более прочное, чем у гравия. В щебне меньше или отсутствуют органические примеси и пылевидные частицы, поэтому он является хорошим заполнителем для бетона.

Качество крупного заполнителя (гравия и щебня) характеризуется:

• крупностью и формой зерен;

• содержанием вредных примесей;

• прочностью;

• морозостойкостью;

Технические требования к заполнителю для тяжелых бетонов (кроме гидротехнического, дорожного и особо тяжелого) определенны ГОСТом. Применяют следующие фракции щебня и гравия: 5-10 (3-10), 10-20, 20-40 и 40-70 мм. В каждой фракции содержатся зерна промежуточных размеров. Размер крупного заполнителя не должен превышать 1/3 толщины ребра бетонируемой конструкции.

Прочность заполнителей влияет на класс прочности бетона.

По морозостойкости гравий и щебень делят на марки Мрз 15, 25, 100, 150, 200 и 300.

Количество пылевидных, илистых и глинистых частиц в щебне из гравия отделяют отмучиванием. Органические примеси снижают качество крупного заполнителя, поэтому их содержание устанавливают, как и для песка, калориметрическим методом.

Палитра гранита варьируется от cветло-серого до темно-красного цвета, габбро - от серого до черного. Базальт - черный, диабаз - зеленовато-серый. Поскольку гранит, диабаз, габбро, базальт - магматические породы, они отличаются исключительной прочностью и износостойкостью, в отличие от осадочных пород (доломит, известняк, песчаник, сланцы).