ЩЕБЕНЬ
ЩЕБЕНЬ относится к нерудным строительным материалам. Щебень из горных пород в соответствии с ГОСТом 8267-93 неорганический зернистый сыпучий материал с зернами крупностью свыше 5 мм, получаемый дроблением горных пород, гравия и валунов, попутно добываемых вскрышных и вмещающих пород или некондиционных отходов горных предприятий по переработке руд и неметаллических ископаемых других отраслей промышленности и последующим рассевом продуктов дробления.
Гранитный щебень - это щебень из твердой горной породы зернистого строения, которая является самой распространенной на Земле. Гранитная скала представляет собой магму, выброшенную на поверхность земли и затвердевшую, состоящую из хорошо сформированных кристаллов полевого шпата, кварца, слюды и т.д. Гранитный щебень производится путем добычи в карьере горной породы, которую путем «грохочения» (способ дробления гранита) перерабатывают в щебень, просеивая по фракциям. Это последний этап производства щебня.
По техническим характеристикам гранитный щебень является прочным (марка 800-1200) и высокопрочным (марка 1400-1600), морозостойким (марка 300-400), с низкой лещадностью (5-23 %) и 1 классом радионуклидности (А (эф)Хорошие свойства гранита делают его популярным строительным материалом. Это лучший заполнитель для высокомарочного бетона. Гранит также используется как декоративный камень. Он может быть серым, красным или розовым и иметь множество оттенков, после шлифовки и полировки имеет красивую зеркальную поверхность. Гранит в основном состоит из кристаллов полевого шпата, кварца, слюды, содержание которых влияет на цвет и оттенки камня.
Известняковый щебень - добывают из известняка. Известняк это осадочная горная порода, состоящая преимущественно из кальцита СаСО3. Прочность - М400-800. Известняки образовались в морских бассейнах в основном из остатков животного мира (зоогенные породы), а также за счет химических осадков. Известняки залегают обычно пластами. Они бывают белого цвета или в зависимости от примесей (глины, кварца, окиси железа и др.) желтоватого, серого, красноватого, бурого и др. Кроме основного применения - при строительстве дорог, известняковый щебень применяется в строительстве: как облицовочный камень, для производства извести и т.д.
Известняковый щебень - уникальный строительный материал: он экологически чистый, обладает редкими физико-механическими характеристиками, в частности: высокой ударостойкостью и устойчивостью к температурным перепадам.
Гравийный щебень - горная порода, рыхлый материал, образовавшийся в результате естественного разрушения (выветривания) твёрдых горных пород. Гравий состоит из зёрен округлой формы размером 1-10 мм в поперечнике. Гравий может быть горным (гранитным), речным (морским) и искусственным (керамзитовым). Гранитный гравий имеет шероховатую поверхность и содержит обычно примеси песка, глины и органических веществ. Речной (морской) гравий чище горного, но его зёрна имеют гладкую поверхность, что ухудшает сцепление с цементно-песчаным раствором в бетоне.
Гравийный щебень добывают из осадочных горных пород, добываемых в виде округлых камешков. Прочность - М800-1000. Слово «гравий» происходит от франц. Gravier, что значит - крупный песок. Это рыхлая осадочная горная порода, состоящая из округлых камешков, в отличие от остроугольного гранита. Гравийный щебень применяется главным образом в качестве заполнителя для бетонов и в дорожном строительстве. Гравийный щебень является основным заменителем гранита - материалом более дешевым, при достаточно высоких показателях.
Гравийный щебень, фракции 3-10 мм, часто используется как декоративный материал. Им отсыпают дорожки в парках, мини пляжи в частных владениях, и так далее.

Шлаковый щебень получают дроблением отвальных металлургических шлаков или специальной обработкой огненно-жидких шлаковых расплавов (литой шлаковый щебень). В настоящее время разработаны и применяются в строительстве разнообразные виды бетонов с применением как вяжущих, так и заполнителей на основе металлургических шлаков. Стоимость изделий из шлаковых бетонов на 20-30% меньше, чем традиционных. В зависимости от крупности зерен щебень делится на фракции: 5-10, 10-20, 20-40, 40-70, 70-120 мм. Зерновой состав шлакового щебня, как и других видов заполнителя, подбирается для обеспечения минимальной пустотности. Минимальная насыпная плотность щебня каждой из фракций составляет 1000 кг/м3. Содержание зерен пластинчатой (лещадной) и игловатой формы, должно быть для щебня: кубовидного - не более 15%; улучшенного - 25%; обычного - 35%. Длина таких зерен в три и более раза превышает их толщину или ширину. Прочность шлакового щебня характеризуется его маркой. Для щебня из доменного шлака, применяемого в качестве заполнителя тяжелого бетона, установлено пять марок по прочности:
Щебень марки М1200 может быть использован при изготовлении бетона марки М400 и выше, М1000 - марки М300, М800 - марки М200 и М600 - ниже М200. Щебень низких марок применяется также при изготовлении бетонов более высокой прочности, но после соответствующей проверки и технико-экономического обоснования.
Наряду с плотными отвальными шлаками для производства щебня используют пористые шлаки, образуемые из расплавов с большим газонасыщением, вспучиванием пузырьками выделяющихся газов. Прочность пористых отвальных шлаков 2,5-40 МПа; средняя плотность в куске составляет 400-1600 кг/м, что позволяет обеспечить насыпную плотность щебня 800 кг/м и менее и применять их для производства легких бетонов.
Шлаковый щебень применяется не только как заполнитель цементных бетонов, но также в дорожном строительстве для укрепления оснований и устройства асфальтобетонных покрытий.

Физические свойства щебня

  • активность естественных радионуклидов (радиоактивность);
  • прочность;
  • морозостойкость;
  • истинная, средняя и насыпная плотности;
  • водопоглощение и водонасыщение;
  • зерновой состав и форма зерен.
  • адгезия или «слипаемость» (сцепление с битумом);
  • содержание загрязняющих и химически вредных примесей и др.

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.

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 специальных лабораторий, то это означает, что весь поставляемый гранитный щебень и др. виды высокопрочного щебня относятся к I-му классу по радиоактивности (менее 370Бк/кг).
Для строительства дорог подходит щебень II класса по радиоактивности (более 370Бк/кг)

Зерновой состав щебня

Зерновой состав каждой фракции должен удовлетворять требованиям ДСТУ Б.В.2.7-75-98 «Щебень и гравий, плотные природные для строительных материалов, изделий, конструкций и работ». Исходя из требований указанного ДСТУ следует, что в фракции щебня, поставляемой на строительство, например 20-40мм, количество зерен размером мельче 20мм не должно превышать 10%, а зерен крупнее 1,25D (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):
Необходимо заметить, что «лещадность» - это одна из самых важных характеристик качества щебня. Чем меньше щебень с повышенной лещадностью, тем качественнее считается щебень. Использование щебня кубовидной формы дает наиболее плотную утрамбовку.
ГРУППАВИДСОДЕРЖАНИЕ ЗЕРЕН ПЛАСТИНЧАТОЙ И ИГЛОВАТОЙ ФОРМ
IКубовидныйдо 10%
IIУлучшенныйот 10% до 15%
IIIОбычныйот 15% до 25%
IVОбычныйот 25% до 35%
VОбычныйот 35% до 50%
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%.

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.

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%.

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.

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.