Интернет-магазин Прайс-лист Заявка On-Line Каталог О компании Вакансии Контакты

ООО "ПЛУТОН-ИНВЕСТ"

Всё о щебне Печать E-mail

1. Использование щебня в строительстве автомобильных дорог

В общей стоимости строительства автомобильных дорог и мостов расходы на строительные материалы превышают 60%. Материалы должны быть подобраны таким образом, чтобы сооружения были долговечными, совершенными, технологический процесс строительства наиболее индустриальным и экономически целесообразным.

При изучении строительных материалов необходимо учитывать, что свойства их могут изменяться в результате различных процессов, протекающих в самом материале, и от воздействия среды, в которой они находятся. Так, органические вяжущие с течением времени увеличивают вязкость, металлы подвергаются коррозии, агрессивные воды могут разрушать некоторые виды цементобетонов, по этому для комплексного решения ряда технических вопросов необходимо глубокое изучение курса дорожностроительных материалов в тесном контакте с другими отраслями наук.

Для строительства автомобильных дорог и мостов применяются как местные строительные материалы, так и централизованные.

Необходимо учитывать, что большинство строительных материалов имеет большой объем и высокую объемную массу, что вызывает значительные расходы на их перевозку. Стоимость перевозки некоторых материалов может превысить их натуральную стоимость.

Поэтому для снижения стоимости строительства и разгрузки транспорта от излишних перевозок необходимо шире применять те материалы, которые добываются или вырабатываются вблизи строящихся объектов. Такие материалы называются местными, к ним в первую очередь относятся песок, гравий, природные каменные материалы, отходы промышленности и др.

Применение для строительства автомобильных дорог и мостов местных строительных (материалов, кроме уменьшения транопортных расходов, экономит централизованные материалы, способствует лучшей организации строительства, создавая более широкий Фронт работы и сокращает стоимость сооружения в целом.

Централизованные материалы (битум, цемент, металлы и др.) обычно поступают на строительство в готовом виде. Поэтому при получении такиx материалов необходимо уделить особое внимание правильной организации перевозки, хранению и, главное, уметь проверить их качество.

При испытаниях материалов следует изучать также и те свойства, которые могут влиять на технологию строительных работ. Правильная оценка качества материалов способствует их рациональному применению, увеличению срока службы, улучшению качества сооружений и пр.

Тщательный контроль за качеством материалов, технологией производства и готовой продукцией, особенно важен в наше время, когда строительство стало индустриальной отраслью народного хозяйства. Выполнение этой важной задачи возлагается на лаборатории, которые необходимы каждому строительству, каждому заводу строительных материалов. При изучении предмета требуется обратить серьезное внимание па методику испытания материалов новыми методами - испытание материалов без разрушения.

Большую помощь для правильной организации технологических процессов и рациональному использованию строительных материалов оказывают стандарты, которые разрабатываются на основе достижений науки и техники. В Государственных общесоюзных стандартах (ГОСТ) даются точные наименование, классификация, методы испытания, условия хранения и транспортирования материалов. ГОСТ имеют порядковый номер и год его утверждения, например ГОСТ 10268-70 «Заполнители для тяжелого бетона. Технические требования». Кроме ГОСТ, имеются строительные нормы и правила - СНиП, а также технические правила на различные виды работ, инструкции и указания ведомственных дорожных организаций и министерств.

2. Классификация горных пород

Природные каменные материалы получают из горных пород, залегаемых в верхних слоях земной коры в виде сплошных массивов и скоплений обломков разной крупности. Каменные строительные материалы получают механической обработкой горных пород путем раскалывания, распиловки, дробления, обтески, шлифовки и полировки, поэтому их свойства в основном зависят от качества исходной горной породы, ее химических, физических и механических свойств. Качество горных пород, из которых изготовляют дорожно-строительные материалы, в свою очередь, зависит от минералогического состава, структуры, текстуры и состояния свежести породы.

По геологическому происхождению (генезису) горные породы разделяются на три основные группы с подгруппами: 

I. Изверженные (магматические) - первичные: 

А. Глубинные (интрузивные) - граниты, сиениты, диориты, габбро и др.
Б.
Излившиеся (эффузивные) - диабазы, порфиры, базальты, туфовые лавы и др.

II. Осадочные-вторичные:

А. Механические, обломочные отложения: 

      • рыхлые - валуны, щебень, гравий, песок;

      • сцементированные - песчаники, конгломераты, брекчии.

Б. Органогенные и химические образования - различные известняки, доломиты, магнезиты, гипс, ангидрит.

III. Метаморфические (видоизмененные) - гнейс, мраморы, кварциты. 

По химическим исследованиям состава горных пород верхних слоев земной коры выявлено преобладание в них кремнезема SiO2- 59,12% и глинозема Аl2О3 - 15,34%, дальше следует окись кальция СаО - 5,08%, окись натрия N2O - 3,84, окись железа FeO - 3,80; окись магния Mg - 3,49; К2О - 3,13; Fe2O3 -3,08% и немного других окислов и химических элементов. Как видно, породообразующие минералы изверженных пород по своему химическому составу разнообразны. Примерно из 2500 различных минералов породообразующими являются около 50.

Главные породообразующие минералы распределены в горных породах, применяемых в строительстве, примерно в следующих пропорциях: полевые шпаты (ортоклазы и плагиоклазы) - 57,9-59,5%; роговая обманка, авгит; оливин, змеевик - 16,8%; кварц - 12-12,6; слюда 3,6-3,8; кальцит (известковый шпат) - 1,5; каолинит и другие аналогичные минералы - 1,1% и т. д.

Горные породы представляют собой более или менее однородные минеральные агрегаты, слагающие земную кору, состоящие из одного или нескольких минералов, Горные породы, состоящие из одного минерала, называют простыми или мономинеральными (кварцит, гипс), а из нескольких минералов (гранит, базальт, гнейс) - сложными или полиминеральными.

а) Изверженные горные породы

Изверженные горные породы образовались из расплавленной магмы, которая застыла, поднявшись к поверхности земли. Поднимаясь по трещинам в земной коре, магма претерпевала разнообразные воздействия (давление, понижение температуры), что приводило к образованию пород различного минералогического состава и строения, а следовательно, и технических свойств.

Химический состав изверженных горных пород также разнообразен и состоит в основном из кремния, алюминия, железа, кальция, магния, калия и натрия. По содержанию кремнезема эти породы разделяют на. кислые (85-65%), нейтральные (65-52%), и основные (52-35%). Кислые горные породы богаты соединениями кремния, калия, натрия и отличаются светлой окраской; основные породы содержат много кальция, магния, железа и окрашены чаще в темный цвет.

Из магмы, не вышедшей на поверхность земли и застывшей на глубине, под ее верхними слоями образовались глубинные горные породы. Излившиеся горные породы образовались из магмы, застывшей ближе к поверхности или на самой поверхности земли. Вследствие медленного охлаждения и отвердевания в глубинных породах процессы кристаллизации проходили более полно, образуя крупно- и среднезернистые структуры. В условиях быстрого охлаждения излившихся пород образовались мелкокристаллические, мелкозернистые, аморфные, стекловатые структуры. Однообразная мелкокристаллическая и мелкозернистая структура является признаком более высокой прочности и стойкости против выветривания, хорошей колкости по сравнению с крупнозернистыми разновидностями горных пород. Стекловатая структура определяет хрупкость породы.

Глубинные горные породы.

Граниты - распространенная горная порода Они представляют собой равномерно кристаллические породы состоящие в основном из кварца (20-40%), полевого шпата - ортоклаза (40-70%), слюды, иногда роговой обманки (5-20%). Цвет гранитов зависит в основном от ортоклаза и чаще бывает серым и красным.

Чем больше в гранитах зерен кварца, непосредственно связанных между собой, тем прочнее гранит. При изломе гранита разрушение происходит по зернам, а не по плоскостям соединения зерен минералов. Граниты могут быть мелко-, крупно- и среднезернистыми. Чем мельче зернистость, тем граниты прочнее и более морозостойки, а следовательно, и устойчивее против выветривания.

Граниты характеризуются средней плотностью 2,7-2,8 г/см3; объемной массой 2,60-2,65 г/см3, малой водонасыщаемостью, значительной устойчивостью против выветривания и высокой прочностью при сжатии 1400-2500 кгс/см2.

Обладая высокими техническими качествами, граниты широко применяются для дорожно-мостовых сооружений в качестве щебня, брусчатки, бортового камня, плит, бутового камня. Месторождения гранитов в СССР занимают обширные территории в Карелии, на Кольском полуострове, Украине, Кавказе, Урале, Алтае, Тянь-Шане.

Сиениты отличаются от гранитов тем, что не имеют в своем составе кварца. Цвет сиенитов серый, серо-красный, темно-зеленый; По плотности и прочности сиениты близки к гранитам, но менее, стойки против выветривания. Плотность сиенитов 2,7-2,9 г/см3, объемная масса 2,6-2,8 г/см3. Предел прочности при сжатии в среднем 1200-1800 кг/см2. Применяются сиениты наравне с гранитами и являются ценной породой для получения щебня, брусчатки и бортового камня. Сиениты встречаются реже гранитов. Месторождения сиенитов имеются на Урале, Украине, Кольском полуострове, в Сибири, на Кавказе.

Диориты состоят в основном из плагиоклаза (около 75%) и рогозой обманки, иногда авгита и биотита. Цвет диоритов серый или темно-зелепый, структура равномерно кристаллическая. Диориты обладают более высокой вязкостью и стойки против выветривания. Плотность диоритов 2,85-3,2 г/см3, объемная масса 2,8-3,0 г/см3, предел прочности при сжатии 1500-2800 кг/см2. Обладая большой вязкостью, диориты характеризуются хорошим сопротивлением ударной нагрузке. Применяются они в дорожном строительстве для получения брусчатки и щебня, а также плиток для облицовочных работ. Месторождения диоритов имеются в Крыму, на Урале, Украине, Кавказе, в Средней Азии и др.

Габбро состоит до 50% из плагиоклаза (основного), авгита и оливина. По цвету бывает серым, темно-зеленым и черным. Структура габбpo преимущественно крупнозернистая, плотность 2,9- 3,3 г/см3, объемная масса близка к плотности. Предел прочности при сжатии 2000-3500 кгс/см2. обладает большой плотностью и вязкостью. Применяется он при приготовлении щебня, штучных камней и плит при облицовочных работах. Месторождения габбро имеются на Урале, Украине, Кавказе и др.

Излившиеся горные породы.

Кварцевые порфиры по минералогическому составу соответствуют граниту, цвет чаще кирпично-красный, бурый, зеленоватый. Структура порфировая с вкраплением в основную массу крупных кристаллов кварца, плотность 2,4- 2,6 г/см3, предел-прочностн при сжатия 1300-1800 кг/см2. Кварцевые порфиры так же, как и граниты, широко применяются в дорожном строительстве для получения каменных материалов в виде щебня, бута, колотой и тесаной шашки. Месторождения кварцевых порфиров имеются в Крыму, на Урале, Алтае, Сахалине.

Ортоклазовые порфиры и трахиты по минералогическому составу соответствуют сиенитам, отличаясь содержанием вулканического стекла. Трахиты имеют пористую текстуру и шероховатую поверхность. По прочности они уступают сиенитам и большинство из них имеют светлую окраску. Месторождения ортоклазовых порфиров имеются на Кавказе, Урале, в Крыму.

Диабазы по минералогическому составу соответствуют габбро, преимущественно мелкозернисты, состоят из основного полевого шпата и пироксена, реже входят оливин и роговая обманка. Диабазы бывают серо-зелеными и темно-зелеными. Их плотность в среднем 2,7-3,0 г/см3, прочность при сжатии около 2000 кгс/см2 и доходит до 4000 кгс/см2. Обладая большой вязкостью, диабазы хорошо сопротивляются истиранию. Применяются они для получения штучного камня-брусчатки, шашки, разнообразных плит и высококачественного щебня. Месторождения диабазов имеются в Карелии, на Кавказе, Украине, Урале.

Базальты - породы темного цвета, плотные, скрытокрпсталлической структуры, состоящие из плагиоклаза и авгита. Вследствие неполной кристаллизации минералов породы содержат значительное количество стекловатой массы.

Технические свойства базальтов крайне различны и мало отличаются от свойств диабаза, хотя прочность базальтов при сжатии часто бывает выше и доходит иногда до 5000 кгс/см3. Относительная хрупкость базальтов несколько снижает его свойства. В дорожных работах базальты используются для изготовления шашки, брусчатки, щебня. Месторождения базальтов имеются в Армении, Забайкалье, на Украине, Сахалине.

Вулканические туфы - пористые породы, образовавшиеся при уплотнении вулканического пепла или из застывшей вулканической лавы с попавшими туда пеплом и песком. Технические свойства туфов крайне разнообразны и зависят от их состава и степени цементации. Объемная масса туфов в среднем равна 0,75-1,4 г/см3, предел прочности при сжатии 70-700 кгс/см2. Они воздухопроницаемы, плохо проводят тепло и достаточно устойчивы против выветривания, легко поддаются обработке. Лучшие разновидности туфов (артикский туф) применяются для изготовления стеновых блоков, плит для облицовки, щебня для легких бетонов и как местный материал для устройства дорожных покрытий.

б) Осадочные, скальные горные породы.

Осадочные горные породы образовались в результате осаждения и цементации минеральных продуктов выветривания изверженных пород или осаждения продуктов жизнедеятельности и отмирания живых организмов, населяющих моря и океаны. Эти продукты осаждались и уплотнялись послойно, покрывая изверженные горные породы прерывистыми многослойными пластами. По физическим и механическим свойствам осадочные породы представляют большое разнообразие. Это объясняется разнообразием условии их образования.

По условиям образования осадочные горные породы разделяются на породы механического отложения, химических осадков и органогенного образования. Из большого разнообразия сцементированных осадочных горных пород здесь рассмотрены только песчаники, известняки и доломиты. Валуны, гравий и песок изложены в разделе рыхлых строительных материалов.

Песчаники состоят из мелких зерен минералов (кварц), сцементированных кремнистыми, известковыми, глинистыми, железистыми, гипсовыми, битумными и другими природными веществами. В зависимости от цементирующего вещества и примесей различают кремнистые, известковые, доломитовые и глинистые песчаники.

Наибольшую прочность 600-2600 кгс/см2, твердость и устойчивость против выветривания имеют плотные мелкозернистые кремнистые песчаники. Эти песчаники трудно поддаются обработке, а щебень, полученный из них, плохо укатывается в щебеночном слое дорожных покрытий.

Известковые и доломитовые песчаники, обладая достаточной прочностью, легче поддаются обработке. Глинистые песчаники мало устойчивы против выветривания, а при увлажнении резко снижают прочность.

Песчаники применяются в дорожном строительстве в виде бута, колотой шашки, щебня и штучного камня. Песчаники широко распространены на территории СНГ. Крупнейшие месторождения расположены в районах Тульской, Курской, Сумской областях, в Донбассе, на Урале и в Ростовской обл.

Известняки состоят главным образом из углекислого кальция (CaCO3) с незначительной примесью углекислого магния иногда кварца, железистых, глинистых, углистых и других включений, Под действием соляной кислоты известняки легко «вскипают» с выделением CO2. В зависимости от структуры и текстуры различают следующие виды известняков: плотные, мраморовидные и ракушечниковые. Технические свойства известняков очень разнообразны и зависят от их состава, структуры и текстуры. Однородные плотные скрытокристаллические известняки, зерна которых сцементированы кальцитом, имеют высокую прочность - 1500 кгс/см2, хорошую обратываемость и небольшую истираемость.

Плотные известняки при достаточной прочности и плотности применяются в качестве бутового камня, шашки и щебня для дорожной одежды. Мраморовидные или кристаллические известняки содержат зерна кальцита, плотно сцементированные между собой. Предел прочности при сжатии бывает 900-1300 кгс/см2.

Известняк-ракушечник более позднего образования из сцементированных обломков раковин обладает сильно пористой текстурой с видимыми отделыюстями ракушек. Он легко поддается распиловке на штучный камень. Объемная масса известняка-ракушечника составляет 0,6-1,5 г/см3, предел прочности при сжатии 10- 200 кг/см2.

Землистый известняк - мел состоит из мельчайших частиц раковин простейших животных, уплотненных под давлением. Химический состав мела одинаков с известняками (СаСО3), имеет большую пористость и очень малую прочность. Применяется мел для получения минеральных вяжущих, для красок и пр. Известняки, содержащие в своем природном составе большое количество глин, называют: известковым мергелем при содержании глины до 25%; мергелем при содержании глины от 25 до 60%; глинистым мергелем при содержании глины свыше 60%. Мергели применяют главным образом в цементной промышленности, а прочные известняковые мергели применяют при строительстве дорог в качестве щебня. Месторождения, известняков широко распространены на территории СНГ. Крупные месторождения имеются в Ленинградской и Московской областях, на Украине, в Молдавии, па Урале, Северном Кавказе, в Крыму и Средней Азии.

Доломит состоит из минерала доломита (карбонат Са и Mg). По свойствам доломиты приближаются к плотным известнякам и наравне с ними применяются в строительстве для получения каменных материалов.

в) Метаморфические (видоизмененные) горные породы. Метаморфические (видоизмененные) горные породы.

Метаморфические горные породы образовались в результате последующих видоизменении изверженных и осадочных пород. Они существенно могут отличаться от первоначальных пород по текстуре и минералогическому составу, К метаморфическим горным породам, применяемым в строительстве, относятся гнейс, мрамор, кварцит и сланцы.

Гнейсы по минералогическому составу подобны гранитам, из которых они образовались, и отличаются от них сланцеватым сложением. Гнейсы, обладая большой прочностью, в направлении, перпендикулярном сланцеватости, относительно легко раскалываются по плоскостям сланцеватости. Гнейсы так же, как и граниты, применяются для приготовления шебня, брусчатки, бортовых и облицовочных плит. В отдельных случаях сланцеватость гнейса снижает качество получаемых из пего щебня и брусчатки. Мрамор состоит из сросшихся кристаллов кальцита с примесью магнезита и других минералов. Мрамор образовался в основном из известняков. По. цвету он бывает белым, розовым, красным, коричневьм и черным. Прочность мрамора при сжатии в среднем составляет 1000 кгс/см2, он легко пилится на плитки и хорошо полируется - применяется чаще всего в качестве облицовочных плиток для декоративных и облицовочных работ, но может быть применен для получения щебня или крошки. Месторождения мрамора имеются в Карельской области, на Урале, в Крыму, на Кавказе и в других районах СНГ.

Кварциты образовались из кремнистых песчаников, в которых зерна кварца непосредственно срослись между собой. Кварциты по цвету бывают белыми, красными, темно-вишневыми, обладают высокой плотностью, твердостью, большой прочностью при сжатии - до 4000 кгс/см2, но отличаются хрупкостью. Применяют их для облицовки особо ответственных сооружений (мавзолей В. И. Ленина-шокшинский кварцит), а также для изготовления щебня, шашки, бортовых камней и др. Лучший кварцит добывают в Карелии у Онежского озера.

Сланцы характеризуются параллельным расположением составляющих частиц, сланцеватостью. Сланцы состоят из кварца и слюды (слюдяные сланцы), графита (графитовые сланцы), глинистых веществ (глинистые сланцы). Глинистые сланцы являются наиболее распространенными. Некоторые разновидности глинистых сланцев, имея довольно высокую прочность, легко раскалываются на тонкие плитки, которые используются как кровельный материал. Сланцы в воде не размокают и пластического теста не образуют. Примеси углистых веществ или битумов в сланце позволяют использовать их как местное топливо и для получения органических вяжущих материалов. Месторождения сланцев имеются на Кавказе, Урале, Украине, в Эстонии.

3. Свойства природных каменных материалов. Свойства природных каменных материалов.

Свойства природных каменных материалов определяются, в первую очередь, свойствами той горной породы, из которой их получают. Качество горной породы зависит от происхождения (генезиса), минералогического состава, строения (структуры), сложения (текстуры) и степени выветривания. Обширное разнообразие структур и текстур горных пород вызывает такое же разнообразие - Строительно-технических свойств каменных материалов. Изучение этих свойств имеет важное значение при оценке горной породы как сырья для получения каменных материалов, а также и для определения качества самих каменных материалов и степени их пригодности для строительства.

Качество горных пород и каменных материалов из них, применяемых в дорожном и мостовом строительстве, определяется путем изучения: 

  • физических свойств горной породы, к которым относятся плотность, объемная насыпная масса, пористость, влажность, водонасы щаемость, морозостойкость, цементирующая способность, теплопроводность, звукопроводность и пр.;

  • механических свойств - прочности при сжатии, разрыве, дроблении, ударной нагрузке (вязкость), сопротивления истиранию, износу и др.;

  • соответствия формы, размеров и качества обработки каменных материалов (щебня, шашки, брусчатки, бортового и бутового камня) заданным стандартами или инструкциями.

Свойства каменных материалов определяются в лабораториях по образцам средней пробы, а также по результатам наблюдения за поведением материала на опытных участках. Изучая методы испытания каменных материалов и .их результаты, всегда следует иметь в виду, что они до некоторой степени условны и не всегда могут правильно указать о возможном поведении материала в деле. Для объективного изучения свойств материалов требуется точное выполнение испытаний, накопление большого количества данных по испытаниям, изучение и анализ этих данных и, наконец, сличение их с уже известной практикой поведения материала в деле. Несовершенство методов определения свойств материалов, неряшливость в определениях и разрозненность показателей приводят к ошибочным выводам о качестве материала. Умение точно определять свойства материалов особенно важно при использовании для строительства местных, малоизвестных каменных материалов.

Оборудование для испытаний в лабораториях при строительствах, условия и последовательность испытаний должны строго отвечать требованиям соответствующих ГОСТ и инструкций.

Для любых лабораторных испытаний очень ценными являются данные предварительных теологических, визуальных определений образцов породы на месте, непосредственно в полевых условиях.

По правилам геологии, при помощи простых приспособлений и реактивов (бинокулярной или простой лупы, линейки с миллиметровым делением, ножа, стальной иглы, кислот, паяльной трубки) можно зачастую определить минералы, слагающие породу, ее структуру и текстуру, что изучается в курсе геологии.

Среднюю пробу отбирают из месторождения горной породы или от партии поставляемого каменного материала, и она должна характеризовать среднее качество всего месторождения или партии. Порядок и метод отбора средних проб обычно указывается в соответствующих ГОСТ или инструкциях.

а) Физические свойства. Физические свойства.

Согласно единой Международной системе единиц (СИ), старые понятия удельный вес, объемный вес, объемный насыпной вес заменены для более точного обозначения понятиями соответственно плотность, объемная масса и насыпная масса. Единицей измерения этих величин в системе СИ является килограмм на кубический метр (кг/м3). В качестве дольных и кратных единиц измерения в технике применяют грамм на кубический сантиметр (г/см3), тонна на кубический метр (т/м3).

Плотность (удельный вес) исходной горной породы определяется как отношение покоящейся массы минерального вещества без пор и пустот к ее объему.

 

Рис. 1. Пикнометр, установленный для кипячения 

Для определения плотности образец горной породы измельчают и просеивают через сито с отверстием 0,15 мм, затем высушивают. При определении плотности с помощью пикнометра (рис. 1) из высушенного порошка отвешивают два образца массой по 10 г каждый (m) для параллельного испытания. Каждый образец высыпают в сухой пикнометр, заливают до половины объема пикнометра водой и кипятят 15-20 мин. Затем охлаждают, доливают водой до метки и взвешивают (m2). После этого взвешивают этот же пикнометр наполненный чистой водой до метки (m1).

Плотность вычисляют по формуле 

 

 

Рис. 2. Объёмомер 

При определении плотности в объемомере (рис. 2) из высушенного порошка отвешивают образец массой 80 г (m1). Затем в объеомер, наполненный до нижней черты обезвоженным керосином, всыпают порошок до тех пор, пока уровень керосина не поднимется до верхней черты, т. е. на 20 мл (V). Остаток образца взвешивают (m2) и вычисляют плотность по формуле

 

Плотность большинства каменных материалов находится в пределах 2,7-2,9 г/см3, причем в изверженных породах она выше, чем в осадочных, например: плотность базальта, диабаза, габбро, диорита доходит до 3,2 г/см3.

б) Объемная масса.

Объемная масса (объемный вес) - это масса единицы объема высушенного камня с порами в природном состоянии. Выражается объемная масса в граммах на кубический сантиметр (г/см3), или в килограммах на кубический метр и вычисляется до формуле

р0=m / V

Массу образца m определяют простым взвешиванием, а объем V - несколькими способами. При правильной геометрической форме образца с ровными поверхностями объем определяют прямым обмером. Наиболее точно объем определяется гидростатическим взвешиванием по массе вытесненной воды (рис. 3).

 

Рис. 3. Весы для гидростатического взвешивания 

Объемная масса горной породы численно всегда меньше плотности, так как масса данного материала в природном состоянии (с порами) занимает больший объем, чем такая же масса без пор. Например, объемная масса гранита примерно равна 2,6 г/см3, а плотность его 2,7 г/см3; объемная масса артикского туфа 0,75-1,4 г/см3, а его плотность - 2,7-2,8 т/см3. Объемная масса каменного материала зависит от пористости и от минералогического состава, потому что различные минералы имеют различную плотность.

Знание объемной массы материала необходимо для расчетов при проектировании и строительстве сооружении. В дорожно-мостовом строительстве широко используются рыхлые, сыпучие материалы (щебень, гравий, песок, различные вяжущие). При подборе бетонных смесей, при складировании, транспортировании необходимо знать массу свеженасыпанных материалов.

Масса этих материалов будет меньше объемной массы отдельных зерен и кусков каменного материала за счет пустот между отдельными зернами, заполненными воздухом. Поэтому введено еще одно понятие - насыпная масса.

Насыпная масса (объемный насыпной вес) - это масса сыпучего материала в единице объема вместе с пустотами. Выражается насыпная масса в килограммах на кубический метр (кг/м3) или в тоннах на кубический метр (т/м3) и вычисляется по формуле

Массу m определяют взвешиванием, объем V определяют в сосуде (ящике), свободно заполненном сыпучим материалом.

Насыпная масса - величина непостоянная, изменяющаяся от многих факторов (степени уплотнения, влажности, формы зерен и др.). Свободно высыпанный щебень имеет меньшую насыпную массу, чем уплотненный. Песок сухой и слегка увлажненный имеют разные насыпные массы. В данных случаях на насыпную массу оказывает влияние пустотность сыпучего материала. Чем выше пустотность, тем меньше насыпная масса.

Пористость и пустотность - это свойство каменного материала - иметь между отдельными частицами (зернами, кристаллами, минералами) промежутки - поры, не заполненные данным веществом. В порах сухого материала находится воздух или газ, масса которого по сравнению с массой материала незначительна.

Порами называют мелкие ячейки в породе (до 2 мм), а промежутки между зернами сыпучего материала или поры в материале размером более 2 мм называют пустотами (пустотностью). Поры бывают открытыми (сообщающимися) и закрытыми. Вся пористость называется истинной или общей. Таким образом, судить о пористости каменного материала можно как о степени заполнения его массы воздухом, т. е. порами. Количественно пористость определяется объемом пор в единице объема массы материала. Истинная пористость рассчитывается по формуле

 

где р - плотность, г/см3; р0 - объемная масса, г/см3; Vпор - пористость, %,

Пористость и пустотность оказывают большое влияние на такие свойства каменного материала, как масса, водопоглощаемость, теплопроводность, звукопроводность, морозостойкость, прочность. Каменный материал с незначительной пористостью (до 5%) более тяжелый, прочный, менее водопоглощающий и более морозостойкий. В дорожном строительстве чаще всего применяют именно такой материал.

в) Водопоглощение

Водопоглощение - способность породы поглощать воду при длительном выдерживании в воде, при нормальном атмосферном давлении и температуре 18-20° С.

Для определения водопоглощения берут три - шесть образцов кубовидной формы с длиной ребра около 6 см, высушивают до постоянной массы при температуре 105-110° С, охлаждают и взвешивают (m). Затем образцы погружают в воду на 48 ч так, чтобы слои воды был на 2 см выше образцов. Через 48 ч образцы вынимают, вытирают влажной мягкой тканью и сразу каждый отдельно взвешивают (m1). Водопоглощение вычисляют в процентах по массе Wm или " по объему Wоб по следующим формулам:

 

где V - объем образца в сухом состоянии, см 3.

В зависимости от водопоглощения (в процентах по массе) каменные материалы подразделяются: с очень большим водологлощением - более 8; с большим водопоглощением - от 3 до 8; со средним водопоглощением - от 1,5 до 3,0; с малым водопоглощением - менее 1,5.

Водопоглощение различных каменных материалов колеблется в больших пределах, например, водопоглощение гранита составляет около 0,5%, а артикского туфа - 30-34% по массе. Водопоглощение позволяет судить о пористости камня, о его морозостойкости, теплопроводности. Обычно водопоглощение материала меньше пористости, так как вода не проникает в замкнутые поры, а в крупных порах ае удерживается. У крупнопористых материалов водопоглощение значительно меньше пористости (пустотности), например пористость известняка-ракушечника составляет от 40 до 65%, а водопоглощение - только 20-30% по объему. Каменные материалы с водопоглощением менее 0,5% считаются морозостойкими и не подвергаются испытаниям на морозостойкость. Водопоглощение отрицательно влияет также и на прочность камня, о чем будет сказано ниже.

Водоотдача или влагоотдача - это свойство, характеризующее скорость удаления из камня воды (высыхание), когда упругость паров воды в камне выше их упругости во внешней среде. Водоотдача у разных каменных материалов различна и зависит от их структуры и условий внешней среды. Свойство это определяется в лаборатории путем высушивания водонасыщенных образцов до получения постоянной массы. Показателем водоотдачи является время в часах, потребовавшееся для высушивания образца до постоянной массы.

г) Морозостойкость

Морозостойкость - способность горной породы в насыщенном водой состоянии выдерживать многократное попеременное замораживание и оттаивание. При замерзании вода увеличивается в. объеме примерно на 10% и образующийся лед давит на стенки материала, понижает его прочность, а со временем и разрушает.

В дорожном покрытии каменный материал оказывается в особенно тяжелых условиях. Осенью он почти всегда полностью насыщается водой, а зимой и. весной попеременно замерзает и оттаивает. В то же время материал испытывает огромные нагрузки от проходящих по дороге автомобилей.

Все породы с водопоглощением свыше 0,5% подвергаются испытанию на морозостойкость. Это испытание проводят на образцах кубической формы размером 5x5x5 см или формы цилиндров с высотой и диаметром 5 см. Испытание заключается в попеременном замораживании и оттаивании водонасыщенных образцов при температурах минус 20° и плюс 20°. Количество циклов замораживания и оттаивания принимается до 200 и более в зависимости от класса сооружения и условий работы каменного материала в сооружении. Порода считается выдержавшей испытание на морозостойкость, если на образцах не обнаружено повреждений в виде трещин, расслаиваний, округлений ребер и углов.

Для породы, выдержавшей испытание на морозостойкость, определяют степень снижения прочности, которую выражают коэффициентом морозостойкости. Коэффициент морозостойкости Кмрз вычисляют по формуле

 

где: Rмрз - предел прочности при сжатии образца, подвергавшегося замораживанию, кгс/см2;

Rc - предел прочности при сжатии сухого образца, не подвергавшегося замораживанию, кгс/см2.

Морозостойкие горные породы имеют коэффициент морозостойкости, близкий единице. В образцах, не выдержавших испытание на морозостойкость, для большей наглядности определяют потерю массы.

Испытание раствором сернокислого натрия (испытание па сохранность). Раствор сернокислого натрия, которым насыщают поры камня, кристаллизуясь, увеличивается в объеме и создает давление на стенки пор подобно замерзшей воде при определении морозостойкости.

Образцы, такие же как и для определения морозостойкости и в том же количестве, высушенные до постоянной массы, опускают в подготовленный раствор сернокислого натрия на 20 ч. Затем их высушивают в течение 4 ч, охлаждают и вновь опускают в раствор сернокислого натрия на 4 ч. Попеременное погружение образцов в насыщенный раствор на 4 ч выполняют 5 раз, после чего образцы осматривают с помощью лупы, отмечая все появившиеся повреждения. Затем образцы промывают проточной водой до полного удаления сернокислого натрия, высушивают до постоянной массы и определяют потерю массы каждого образца в процентах. За окончательный результат принимают среднее арифметическое из трех определений для однородных пород и из пяти - для неоднородных.

е) Механические свойства 

Механические свойства каменных материалов характеризуются их прочностью - способностью сопротивляться разрушающему действию внешних механических сил. В дорожно-мостовых сооружениях на каменные материалы действуют в основном силы сжатия, ударов, истирания и др.

 

Рис. 4, Дисковая пила 

Прочность при сжатии. Предел прочности при сжатии определяют на образцах горной породы в виде кубиков или цилиндров. Кубические образцы изготавливают на дисковых (рис. 4) или рамных пилах. Цилиндрические образцы высверливают на станке (рис. 5), оснащенном коронкой, заправленной твердым сплавом или алмазами. Грани образцов, на которые будет действовать нагрузка пресса, шлифуют и делают параллельными на шлифовальном станке.

 

Рис. 5. Сверлильный станок для изготовления цилиндрических образцов 

Каменные материалы, затронутые выветриванием, - пористые, в увлажненном состоянии снижают прочность, поэтому установлено, что основным испытанием прочности породы при сжатии является испытание водонасыщенных образцов. Испытания проводятся на гидравлических и механических прессах мощностью от 60 до 100 тс (рис. 6).

 

Рис. 6. Гидравлический пресс 

Важным условием правильного определения механической прочности материалов является определенная скорость и равномерность нарастания давления на образце. Так, например, скорость и равномерность нарастания давления при испытании каменного материала должны быть в пределах 3-5 кгс/см2 за 1 с. Предел прочности при сжатии вычисляют по формуле

 

где Rсж - предел прочности при сжатии, кг/см2;

Р - наибольшая нагрузка, при которой произошло разрушение образца, кгс;

F - площадь опирания образца, см2.

Наряду с определением прочности горной породы при сжатии определяют прочность при растяжении и сдвиге. Испытания проводят на образцах правильной формы. Прочность на растяжение определяют на разрывной машине.с приспособлением в виде специального захвата цилиндрических образцов; на сдвиг - на обычных прессах для сжатия с приспособлением.

Для определения степени снижения прочности водонасыщенных каменных материалов по сравнению с сухими введена численная характеристика в виде

коэффициента размягчения. Таким образом, коэффициент размягчения характеризует водостойкость материала и определяется по формуле

 

где Rвл - предел прочности при сжатии водонасыщенного образца, кгс/см2;

Rсух- предел прочности при сжатии сухого образца, кгс/см2.

Каменные материалы с коэффициентом размягчения более 0,8 относятся к водостойким. При коэффициенте менее 0,8 каменные материалы нельзя применять для устройства дорожной одежды и сооружений, которые в период эксплуатации будут находиться в воде или во влажных условиях. Коэффициент размягчения некоторых пород показан в табл. 1.

Таблица 1 

Порода

Предел прочности образцов при сжатии, кгс/см2

Коэффициент размягчения К

воздушно-сухих

влажных

Песчаник кремнистоглинистый Песчаник глинистый
Известняк-ракушечник

630
540
250

440
380
85

0,70
0,70
0,34

Породы изверженные, плотные, мелкокристаллические имеют незначительное уменьшение прочности в водонасыщенном состоянии, поэтому для каменных материалов с водопоглощаемостью до 0,5% коэффициент размягчения и коэффициент морозостойкости можно не определять.

По прочности при сжатии после водопоглощения каменные материалы разделяют на марки (табл. 2). Часто за марку каменного материала принимают просто показатель прочности при сжатии в килограммах на квадратный сантиметр (или в ньютонах на квадратный метр), Например, марка 1200, марка 500 и т. п.

Группа горных пород

Горные породы

Петрографическая характеристика горной породы

Предел прочности при сжатии, кгс/см2, не менее

Дробимость в цилиндре, %, не более.

Износ в полочном барабане, %, не боле

Марка каменного материала

Изверженные

Граниты, сиениты, диориты, габбро, порфиры, трахиты, диабазы, базальты

Полнокристаллическая структура мелко-, средне- и крупнозернистая, от плотной   до   пористой текстуры.   С увеличением    количества кварца   увеличивается прочность при сжатии и хрупкость

1200
1000
800

16
20
25

25
35
45

I
II
III

Метаморфические

Кристаллические сланцы, гнейсы, кварциты, мрамор

Полнокристаллическая   и  грубозернистая до скрытокристаллической   структуры, плотная, иногда с   характерной   сланцеватостью

1200
1000
800
600

16
20
25
34

25
35
45
55

I
II
III
IV

Осадочные

Доломиты, известняки

От плотно   кристаллической до слабо-сцементированной зернистой   структуры

1000
800
600
300

8
10
14
24

30
40
50
60

I
II
III
IV

 

Песчаники

Породы преимущественно зернистой структуры. Зерна сцементированы различными цементами: кремнистым,  известковым, гипсовым и глинистым Прочность зависит от цемента

1000
800
600

-
-
-

25
35
45

I
II
III

ж) Прочность на удар

Прочность на удар. Свойство камня разрушаться под ударной нагрузкой называется хрупкостью. Хрупкость каменного материала зависит от минералогического состава, характера сцепления между отдельными минералами, цементирующего вещества, его состояния, строения и сложения породы. Наиболее хрупкие породы: кварцит, некоторые песчаники и изверженные породы стекловатого строения. Хрупкость является отрицательным свойством каменного материала, применяемого для устройства дорожной одежды.

Обратная величина хрупкости называется вязкостью. Чем большей вязкостью обладает каменный материал, тем выше его строительные свойства.

Прочность на удар горной породы определяют на копре ПМ путем последовательных ударов стальных цилиндров по образцу из щебня.

Прочность при истирании характеризует твердость каменного материала. Прочность при истирании определяют на круге истирания, представляющий собой прибор, основной рабочей частью которого является горизонтальный чугунный вращающийся круг, на котором происходит истирание цилиндрического образца. Показателем прочности при испытании является потеря массы образца в граммах на квадратный сантиметр истираемой поверхности за 1000 оборотов круга.

Прочность горной породы на износ-истирание определяют в полочном вращающемся барабане (рис. 7).

 

Рис. 7. Полочный барабан: 1 - полка из уголковой стали № 10; 2-крышка с резиновой прокладкой 

Это определение характеризует вязкость породы, применяемой для дорожных каменных материалов. Показателем прочности на износ является потеря массы (в процентах) пробы в виде щебня за 500 оборотов барабана.

Показатель прочности на износ при испытании в полочном барабане входит в техническую характеристику горных пород.

Техническая классификация горных пород, применяемых для получения каменных материалов в дорожно-строительных работах, приведена в табл. 2.

Группа горных пород

Горные породы

Петрографическая характеристика горной породы

Предел прочности при сжатии, кгс/см2, не менее

Дробимость в цилиндре, %, не более.

Износ в полочном барабане, %, не боле

Марка каменного материала

Изверженные

Граниты, сиениты, диориты, габбро, порфиры,  трахиты, диабазы, базальты

Полнокристаллическая структура мелко-, средне- и крупнозернистая, от плотной до пористой текстуры. С увеличением количества кварца увеличивается прочность при сжатии и хрупкость

1200
1000
800

16
20
25

25
35
45

I
II
III

Метаморфические

Кристаллические сланцы, гнейсы, кварциты, мрамор

Полнокристаллическая   и  грубозернистая до скрытокристаллической   структуры, плотная, иногда с   характерной   сланцеватостью

1200
1000
800
600

16
20
25
34

25
35
45
55

I
II
III
IV

Осадочные

Доломиты, известняки

От плотно   кристаллической до слабо-сцементированной зернистой   структуры

1000
800
600
300

8
10
14
24

30
40
50
60

I
II
III
IV

 

Песчаники

Породы   преимущественно  зернистой структуры. Зерна сцементированы   различными цементами: кремнистым, известковым, гипсовым и глинистым Прочность зависит от цемента

1000
800
600

-
-
-

25
35
45

I
II
III

4. Щебень и его свойства.

Щебень - материал в виде небольших угловатых кусков камня размером от 3-5 до 120 мм, полученных дроблением горных пород, шлака и т. п. По форме щебень для строительства должен приближаться к кубу (рис. 15).

 

Рис. 15. Форма щебня: а - кубовидная; б - остроугольная; е - клиновидная; г - пластинчатая (лещадная) 

Большое количество игольчатых, пластинчатых (лещадных) зерен, толщина которых меньше длины в 3 раза и более, снижает качество щебня, поэтому их содержание всегда ограничивается ТУ и ГОСТ. Так, в щебне для строительства автомобильных дорог содержание зерен пластинчатой формы может быть не более 15% по массе. По крупности щебень бывает в пределах от 31 до 70 мм1 по наибольшему измерению. Для бетона массивных сооружении (мостовые опоры, фундаменты) размеры фракции щебня могут дс ходить до 120-150 мм.

Щебень получают на щебеночных дробильно-сортировочных заводах (рис. 16), располагающихся в притрассовых или базисны каменных карьерах, оснащенных соответствующими машинами оборудованием. Основными агрегатами завода являются камнедробилки Они могут быть щековыми, конусными и ударными. Разные типы и размеры камнедробилок позволяют измельчать каменные материалы различных прочностей и размеров, а также получать разную степень измельчения.

 

Рис. 16. Схема дробильно-сортировочного завода 

Горная порода в виде отдельностей размером от 5 до 150 см из забоя поступает в приемный бункер 1, откуда питателем 2 подается в камнедробилку 3.

После дробления щебень ленточным транспортером 4 направляется для рассева на виброгрохот 5. После рассева фракции щебня ленточными транспортерами 6 направляются па склады готовой продукции 7.

В последние годы вместо металлических сит для грохотов появились сита "Эластик" из резины. Их преимущества: повышенная из носостойкость, эффективность самоочистки вследствие высокой пластичности резины, снижение запыленности воздуха и уменьшения шума на производстве.

Щебеночные заводы выпускают щебень в виде отдельных фракций (фракционированный щебень); от 5 до 10 мм, 10 до 20 мм, от 20 до 40 мм, от 40 до 70 мм.

В зависимости от требований производства завод может выпускать щебень в виде смеси двух и более смежных фракций. Например, для дорожного цементобетона требуется щебень рассортировать только на две фракции.

Щебень можно получать из различных массивных горных пород как изверженных, так и осадочных, а также путем дробления и сортировки гравия и природного щебня.

В зависимости от конструкции дорожной одежды в умеренных климатических условиях классы щебня применяют, руководствуясь табл. 6.

Наименование

Категории дороги 

I и II

III

IV и V

Рекомендуемые марки щебня (ДР) и его морозостойкость

Усовершенствованные  капитальные покрытия:

 

 

 

цементо бетонные   однослойные   и верхний   слой   двухслойных   покрытий

1200-1000
М
рз 100

1200-1000
М
рз 5

 

нижний слой двухслойных покрытий

1000-800
М
рз 50

1200-800
М
рз 25

 

верхний     слой      асфальтобетонных покрытий:

 

 

 

с   поверхностной   обработкой

1200-1000
M
25

1200-800
М
рз 25

 

без поверхностной обработки

1200-1000
М
рз 50

1200-1000
М
рз 25

 

нижний слой

1200-800

1200-800

 

Усовершенствованные    облегченные покрытия, построенные по способу:

 

 

 

пропитки

 

1200-800
М
рз 25

1200-800
М
рз 25

смешения на дороге и в установке

 

1200-800
М
рз 25

1200-600
М
рз 15

Основание из необработанного щебня стандартных фракций

1200-1000
М
рз 25

1200-800
М
рз 25

1200-800
М
рз 15

Основание из  щебня, обработанного органическими вяжущими  в установке и на дороге

1200-800
М
рз 25

1200-600
М
рз 25

1200-1000
М
рз 15

а) Гранулометрический состав

Качество щебня характеризуется крупностью и зерновым (гранулометрическим) составом, объемной массой, пустотностью, засоренностью, формой и шероховатостью зерен, морозостойкостью, цементирующей способностью, прочностью при сжатии (раздавливании в цилиндре) при истирании в барабане. Для определения качества щебня в лаборатории от полученной партии щебня количеством не более 200 м3 отбирают среднюю пробу массой 60-80 кг. Проба берется таким образом, чтобы в нее лопал материал из всех частей партии. Например, при транспортировании щебня по железной дороге пробу отбирают при погрузке или разгрузке не менее чем в пяти местах вагона из верхнего, среднего иг нижнего слоев щебня; при отгрузке автомобилями проба отбирается: не менее чем из пяти автомобилей.

Гранулометрический состав-процентное содержание по массе различных фракций в смеси щебня, дающих в сумме 100%. Различный зерновой состав смесей влияет на пустотность щебня, а следовательно, на его насыпную массу; чем однообразнее по размерам фракции зерен, тем большая пустотность смеси щебня. Гранулометрпческий состав определяют путем просеивания щебня сквозь сита соответствующих размеров в зависимости от назначения щебня. Сита для щебня, предназначенного для строительства автомобильных дорог, должны быть с отверстиями 70, 40, 25,.. 20, 10, 5 и 2 мм. Просеивают щебень на приспособлении, показанном на рис. 17.

 

Рис. 17. Прибор для просеивания щебня: 1 - электродвигатель; 2 - поперечина; 3 - эксцентрик; 4 - держатели набора сит; 5 - крышка колонии сит; 5 - набор сит; 7 - поддон; 8 - хомут, закрепляющий сита; 9 - станина 

После просеивания остатки на ситах взвешивают и определяют частные остатки в процентах. Частным остатком считают отношение массы остатка на данном сите к массе всей навески, выраженное' в процентах. Затем определяют полные остатки на каждом сите,, т. е. частный остаток на данном сите плюс частные остатки на всех: вышележащих ситах (более крупных). Пользуясь результатами рассева, устанавливают: наибольшую крупность Диаиб щебня, соответствующую размеру отверстий первого из сит, полный остаток на котором составляет от 0 до 5%; наименьшую крупность Дмалм щебня, соответствующую размеру отверстий последнего из сит, полный остаток на котором составляет от 95 до 100%.

Кроме того, для наглядности результаты просева выражают кривой просеивания, для построения которой на оси абсцисс откладывают размеры отверстий сит, а на оси ординат - полные остатки на ситах. Для проверки соответствия зернового состава данного щебня требованиям ГОСТ 8267-93 или технических условий пробу просеивают на четырех ситах с размерами отверстий 1,25 Днаиб ; Днаиб; 0,5 (Днаиб + Днаим) и Днаиб. По результатам просеивания вычисляют полные остатки на этих четырех ситах и сопоставляют с требуемыми пределами полных остатков по ГОСТ 8267-93.

Размеры отверстий контрольных сит, мм        

Полный остаток на
ситах, % по массе

Днаим

95-100

0,5(Днаим + Днаиб)

40-70

Днаиб

0-5

1,25Днаиб

0

Для большей наглядности по требуемым данным рекомендованного зернового состава строится график предельных кривых, на которых откладывается кривая на основании полученных результатов контрольного рассева щебня. Она не должна выходить за пределы рекомендованных кривых. Рассмотренный метод определения гранулометрического состава щебня используется па основании ГОСТ 8269-93 для общестроительных работ и цементобетона, в том числе и дорожного бетона.

Определение гранулометрического состава и его параметры для асфальтобетона нормируются ГОСТ 9128-97.

б) Пустотность щебня

Пустотность щебня определяют на основании предварительно установленных объемной массы и насыпной массы с точностью до 0,5% по формуле

 

Влажность щебня имеет отрицательное значение при использовании его в цементо- и асфальтобетоне, при устройстве покрытия методом смешения.

Влажность щебня вычисляют по формуле

 

где mв - масса влажного щебня, кг; m - масса высушенного щебня, кг.

Пылевидные глинистые частицы в щебне являются засоряющими и вредными во многих случаях. Щебень не должен содержать комков глины, суглинка. Количество глинистых и пылевидных частиц в щебне, определяемых отмучиванием, не должно превышать следующих пределов:

Для марок от   600 до 1200

1% по массе

Для марок от   И45  > И20

Для марок от   У50  > У75

Для марок от   200  > 400

2% по массе

Для марок от   И70  > И55

Для марок от   У30   > У40 

Пластинчатые (лещадные) и игловатые зерна в щебне ограничиваются 15%-ным содержанием. Для определения процентного содержания пластинчатых и игловатых зерен из пробы щебня отбирают зерна, толщина или ширина которых меньше длины в 3 раза и более. Все отобранные зерна взвешивают mi, затем отдельно взвешивают все остальные зерна пробы m2.

Содержание в щебне пластинчатых и игловатых зерен вычисляет по формуле

 

в) Морозостойкость щебня 

Морозостойкость щебня определяют непосредственным замораживанием или испытанием в растворе сернокислого натрия. Решающим испытанием является непосредственное замораживание, поэтому, если при испытании сернокислым натрием результаты получаются неудовлетворительные, испытывают для проверки непосредственным замораживанием. Испытанию на морозостойкость непосредственным замораживанием подвергают отдельно каждую фракцию щебня, полученную рассевом на ситах. После 15, 25 и каждых последующих 25 или 50 циклов переменного замораживания и оттаивания пробу щебня высушивают до постоянной массы (m1 ...mn) и определяют потерю массы Mрз в процентах по формуле

 

Показатели морозостойкости щебня при испытании его непосредственным замораживанием или в растворе сернокислого натрия должны быть в пределах, указанных в табл. 7.

Вид испытания 

Морозостойкость щебня

Mрз15

Mрз25

Mрз50

Mрз100

Mрз150

Mрз200

Mрз300

Непосредственным 

замораживанием:

 

 

 

 

 

 

 

количество цикло

15

25

50

100

150

200

300

потеря в массе после испытания, %, не более

10

10

5

5

5

5

5

В растворе сернокислого натрия:

 

 

 

 

 

 

 

количество циклов

3

5

30

10

15

15

15

потеря в массе после испытания, %, не более

10

10

10

5

5

3

2

Цементирующую способность щебня определяют в тех случаях, когда щебень укладывают в дорожные покрытия без обработки вяжущими веществами. Под цементирующей способностью понимают свойство горной породы, будучи размолотой в порошок в смеси с водой, образовывать тесто, которое после высыхания приобретает некоторую связность.

Для определения цементирующей способности пробу щебня Массой 300 г измельчают в ступке и просеивают через сито с отверстиями 0,25 мм. Просеянный порошок замешивают с 15-20% воды. Из полученного теста формуют три цилиндрических образца диаметром и высотой 25 мм каждый под давлением 500 кгс. Изготовленные образцах устанавливают на сите с квадратными отверстиями 15 мм, подвешенном в сосуде с водой (рис. 18).

 

Рис. 18. Приспособление для определения цементирующей способности камня 

Отмечают на секундомерах время в секундах установки образцов на сите в воде и время, когда каждый образец полностью пройдет сквозь сито. За результат принимается средний из трех определений. Цементирующая способность считается хорошей, если показатель свыше 180°C, средней, если показатель 60-180°C, низкой, если показатель до 60°C.

Цементирующая способность щебня для дорог в засушливых районах должна быть хорошей; для дорог в районах с избыточным увлажнением может допускаться щебень с низкой, цементирующей способностью. По механической прочности щебень характеризуется следующими показателями: прочностью при сжатии (дробимостью) в цилиндре; истираемостью (износом) щебня в барабане; сопротивлением щебня удару при испытании на копре ПМ.

г) Прочность щебня при сжатии 

Прочность щебня при сжатии (дробимости) определяют в стальном цилиндре. Для определения марки щебня по показателю дробимости применяют цилиндр диаметром и высотой 150 мм.

Пробу рассеивают на фракции 5-10, 10-20, 20-40 мм и каждую отдельно подвергают испытанию. Фракцию массой 3 кг закладывают в цилиндр, на щебень устанавливают стальной плунжер и ставят под пресс. Давление (нагрузку) на плунжер (образец) доводят до 20 тс со скоростью 150 кгс/с.

Затем содержимое цилиндра извлекают, рассеивают на ситах с отверстиями 1,25 мм для фракции 5-10 мм; 2,5 мм для фракции Ю-20 мм; 5 мм для фракции 20-40 мм. Взвесив остаток на сите, определяют потерю массы после давления по формуле

 

где m - масса щебня перед нагрузкой, г; m1 - масса остатка на сите после нагрузки, г.

В зависимости от прочности по дробимости щебень разделяется на следующие марки (табл. 8).

Таблица 8. 

Марка щебня  

Дробимость щебня при сжатии (раздавливании) в цилиндре, %    

из изверженных глубинных и метаморфических пород

из изверженных из лившихся пород

из осадочных пород

1200

<= 16

<=9

<=6

1000

17-20

10-11

7-8

800

21-25

12-14

9-10

600

26-34

-

11-14

400

-

-

15-24

300

-

-

25-28

200

-

-

29-35

Прочность щебня на износ (истирание) определяют в полочном барабане (см. рис. 7).

Рис. 7. Полочный барабан: 1 - полка из уголковой стали № 10; 2-крышка с резиновой прокладкой 

Это свойство показывает способность щебня сопротивляться удару, скалыванию кромок и трению, воздействующим одновременно. Полочный барабан представляет собой вращающийся стальной цилиндр диаметром 70 и длиной 50 см, внутри которого прикреплена полка из уголковой стали.

Промытую и высушенную пробу щебня рассеивают на ситах 5-10, 10-20, 20-40 мм, и каждую фракцию испытывают отдельно. В барабан загружают 5000 г щебня и 8-12 стальных шаров в зависимости от фракции образца.

После 500 оборотов барабана со скоростью 30-33 об/мин щебень извлекают, просеивают на сите 2 мм и остаток на сите взвешивают. За показатель износа (истирания) принимают потерю массы

где m - масса образца до испытания, г; m1 - масса остатка на сите 2 мм, г.

Марку щебня по показателю износа устанавливают по табл. 9.

Таблица 9.

Марка щебня Показатель при испытании на износ, % Изверженные породы и песчанники Известняки, доломиты И-I <=25 <=30 И-II 26-35 31-40 И-III 36-45 41-50 И-IV 46-55 51-60 е) Прочность щебня при ударе. Прочность щебня при ударе определяется на копре ПМ (рис. 19). Рис. 19. Копер ПМ Копер состоит из стальной ступки объемом 500 см3, стального бойка с зубьями и двух направляющих штанг высотой 775 мм каждая. Из рассеянной на ситах пробы высушенного щебня отбираются фракции 20-25; 15-20, 10-15 и 5-10 м. От каждой фракции отвешивают по 1000 г, смешивают и определяют насыпную массу этой смеси в сосуде емкостью 1 л. После этого от каждой из четырех фракций отбирают три образца. Масса образца определяется по формуле где m - масса образца каждой фракции, г; рн - насыпная масса, кг/м3. Из отобранных образцов приготовляют три смеси, каждая из которых состоит из четырех фракций. Масса каждой смеси составляет Q=4т. Каждую смесь для испытания помещают в стальную ступку копра ПМ и ударяют бойком с высоты 50 см 40 раз. После каждого удара ступку с помощью рукоятки поворачивают на 45°. После 40 ударов пробу просеивают через сито с отверстиями 5, 3, 1 и 0,5 мм и определяют полные остатки на них. Показатель сопротивления щебня удару на копре вычисляют по формуле где В1 , В2 , В3 , В4 - полные остатки на ситах с отверстиями 5 и 3 мм и с сетками № 1 и № 0,5 г; Q- первоначальная масса смеси, г. Разность между суммой массы всех остатков на ситах и на поддоне и первоначальной массой смеси не должна быть более 1%. В зависимости от прочности удару при испытании на копре ПМ щебень подразделяется на четыре марки У75, У50, У40 и УЗО. Эти марки должны соответствовать следующим показателям: У75 75 ударов У50 50-74 ударов У40 40-49 ударов У30 30-39 ударов Рыхлые каменные материалы. К рыхлым каменным материалам относят: валуны, гравий, песок, дресву и др. Рыхлые обломочные породы получаются в результате разрушительной деятельности ледников, воды и температуры. Природой отложения сортируются на гравий, песок, глину, но часто встречаются отложения и в смешанном виде гравия, песка и глины. По размерам каменные материалы из рыхлых пород классифицируются следующим образом: Валуны > 150 мм Галечник (галька) 70-150 " Гравий 5-70 " крупный 40-70 " средний 25-40 " мелкий 15-25 " очень мелкий 10-15 " Гравийная мелочь 3(5) -10 " Дресва 3-60 " крупная 20-60 " средняя 10-20 " мелкая 3-10 " Песок 0,05-5,0 " крупный 1,0-3,0 " средний 0,5-1,0 " мелкий 0,05-0,5 " Пылевидные частицы 0,002-0,05 " Глинистые <0,002 "

 

КУБОВИДНЫЙ ЩЕБЕНЬ

Щебень кубовидной формы является строительным материалом нового поколения. Процент содержания зерен пластинчатой и игловатой формы в нем не превышает 15% , что соответствует 1-2 группе по форме зерен ГОСТ 8267-93. Щебень кубовидной формы имеет очевидные преимущества перед так называемым «рядовым» щебнем.

  • Во-первых, повышается прочность и уменьшается его «трещиноватость».

  • Во-вторых, в 2-3 раза повышается долговечность бетонных конструкций и асфальто-бетонных покрытий.

  • В-третьих, снижается расход связующих (битум, цемент) и щебня на 30%.

  • В-четвертых, коэффициент уплотняемости асфальтно-бетонной смеси приближается к единице, что обеспечивает долговечность и увеличивает морозостойкость дорожных покрытий.

  • В-пятых, снижаются время и трудозатраты по укладке асфальтно-бетонного покрытия до 50%.

Бесспорно, что кубовидный щебень является строительным материалом XXI века.

перевозка щебня, щебень цена, щебень песок, перевозка щебня в Москве, перевозка щебня самосвалами, перевозка щебня ГОСТ, перевозка щебня гранитного, щебень цена в Москве, щебень цена с доставкой

 
« Пред.   След. »
+7 499-391-3870
+7 925-517-4670 (WhatsApp, Viber)
Этот e-mail защищен от спам-ботов. Для его просмотра в вашем браузере должна быть включена поддержка Java-script  
Этот e-mail защищен от спам-ботов. Для его просмотра в вашем браузере должна быть включена поддержка Java-script

Краткие новости

Бензин АИ-80, АИ-92, АИ-95, ДТЛ 0,2-62, ЕВРО, Сорт С отгрузим с МНПЗ, ВЛПДС, нефтебаз Центрального региона. Доставка 7-45 м3.
 
Как вы нас нашли?

Что для Вас важнее?

Чтобы получать наши специальные предложения, подпишитесь на рассылку:


    

milk.jpg