Гранит и камень

Основные качественные характеристики щебня.



Качественные характеристики щебня.

 характеристики щебня

Щебень - строительная продукция, получаемая путем дробления скальных, гравийных и прочих каменистых пород на мелкие составляющие. Из всех природных каменных материалов, используемых в строительстве, щебень является основным.
Дробление исходной породы, обычно, осуществляется на специальных установках (дробилках), которые различаются по принципу работы и техническому устройству дробящего рабочего органа. Наиболее часто для дробления каменистых и скальных пород на щебень применяют конусные, щековые, молотковые дробилки. Если требует технология дальнейшего использования щебня, то его сортируют на фракции различного размера при помощи специальных сортировочных линий и установок.
Наиболее мелкая фракция продукта дробления (размер частиц менее 5 мм) называется отсевом.

Ниже представлены основные качественные характеристики щебня, являющиеся наиболее важными показателями его свойств, и определяющие возможность применения данного щебня в той или иной строительной отрасли.

Адгезия щебня.

Способность поверхности щебня связываться (сцепляться) с битумными вяжущими материалами. Чем выше этот показатель у образца щебня, тем шире возможность его применения в некоторых строительных отраслях.
Адгезия серого и темно-серого щебня, как правило, имеет более высокое значение, чем адгезия щебня других цветов.

Лещадность.

Частицы щебня после дробления могут иметь различную форму - кубовидную (более равномерную в объеме), плоскую (лещадную), игольчатую. К плоским и игольчатым относят такие частицы щебня, которые имеют один или два из трех габаритов (ширина, длина, высота), превышающий остальные в три раза и более, т.е., например, имеющие толщину меньшую в 3 раза, чем длина или ширина.
Повышенное содержание в единице объема щебня частиц с лещадной (плоской или игольчатой) формой является показателем низкого качества щебня. Поэтому процентное содержание лещадных частиц нормируется в массовом соотношении к кубовидным частицам.

По процентному массовому составу частиц нестандартной формы (лещевидные, игольчатые), щебень подразделяется на четыре качественные группы:

  • 1 группа - (наиболее низкого качества) - имеет менее 15 % частиц кубовидной формы;
  • 2 группа - (улучшенная) частиц кубовидной формы от 15 до 25 % (в массовой доле);
  • 3 группа - нормальная или обычная - проба щебня содержит от 25 до 35 % щебня кубовидной формы;
  • 4 группа - обычная - содержит от 35 до 50 % щебня кубовидной формы.

Следует отметить, что для большинства строительных отраслей, применяющих в своей технологии щебень, его лещадность является одним из основных качественных показателей. Чем больше в щебне кубовидных частиц, тем прочнее строительные конструкции из него (при прочих равных характеристиках), тем меньше расходуется вяжущих материалов (цемент, битум), что дает ощутимый экономический эффект. Особенно высокие требования к лещадности щебня предъявляют такие отрасли, как мостостроительные, строительство высотных зданий и сооружений и некоторых других.

Использование кубовидного щебня при дорожном строительстве позволяет:

  • снизить расход щебня на 15-20% и связующих (битум, цемент) на 30-40%;
  • приблизить коэффициент уплотнения асфальтобетонной смеси к единице, что обеспечивает не только долговечность, но и морозостойкость дорожного покрытия;
  • снизить время и трудозатраты по укладке асфальтового покрытия до 50%;
  • увеличить срок службы дорожного покрытия;
  • увеличить коэффициент сцепления до 0,65-0,71.


Зерновой состав (размерная однородность).

Качественная характеристика щебня, показывающая наличие частиц большего или меньшего размера в регламентированной фракции. Так, например, в щебне фракции 20-40 мм, количество частиц размером менее 20 мм не должно превышать 10 % от общего количества в пробном объеме, а частиц, превышающих размером верхний предел (40 мм) более, чем на 25 % (т.е. имеющих размер 50 мм и более) - не более 0,5 % на пробный объем.

Требования к зерновому составу щебня регламентирует ГОСТ 8267-93 "Щебень и гравий из плотных горных пород для строительных работ".

Фракции щебня.

характеристики щебня

Сортировка щебня после дробления породы по определенным размерным составляющим (фракциям). Фракция - это допустимый максимальный и минимальный размер отдельно взятой частицы щебня.

Различают основные и сопутствующие фракции щебня. Основные фракции: 5-10 мм, 5-20 мм, 10-20 мм, 20-40 мм, 20-65 мм, 25-60 мм, 40-70 мм.
К сопутствующим относят фракции с размером зерен: 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.

Механическая прочность щебня.

Эта качественная характеристика показывает, какую прочность имет при сжатии исходная горная порода, а также дробимость (разрушение зерен) щебня при сжатии (раздавливании) в специальном испытательном стенде (цилиндрический пресс, потолочный барабан и т.д.). По этому показателю можно судить о прочностных свойствах щебня и его способности противостоять механическим нагрузкам и воздействиям.

По прочностным показателям щебень подразделяют на следующие марки:

  • высокопрочный (М1200-1400)
  • прочный (М800-1200)
  • средней прочности (М600-800)
  • слабой прочности (М300-600)
  • очень слабой прочности (М200)

Вышеуказанный ГОСТ 8267-93 нормирует, также, содержание частиц слабых пород в пробе щебня. Так, например, высокопрочный щебень не должен содержать более 5% слабых пород, щебень средней прочности - не более 10%.
Высокопрочный базальтовый или гранитный щебень прочностью свыше М1400 используют в ответственных конструкциях мостов, фундаментов и т.д.

Содержание пылевидных и глинистых частиц.

Присутствие этих включений в образцах щебня отрицательно сказывается, в первую очередь, на его прочности. Содержание глинистых и пылевидных частиц регламентируется.
Кроме мелких (мене 0,05 мм) частиц пыли и глины в составе щебня не должно находится глинистых комков, величина которых может быть от 1,25 мм до размера фракции щебня. Массовая процентная составляющая всех этих включений в пробе щебня строго нормируется и не должна превышать установленных величин.
Так, например, 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).

Радиоактивность щебня.

Одна из важнейших характеристик щебня. Высокопрочный щебень должен иметь показатель менее 370 Бк/кг (I класс радиоактивности), щебень для строительства дорог может иметь более 370 БК/кг (II класс радиоактивности).
Уровень радиоактивности щебня контролируется и подтверждается сертификатами и заключениями санитарно-эпидемиологических анализов.

Морозостойкость щебня.

Устойчивость щебня к циклам замораживания и размораживания. При замерзании вода увеличивается в объеме примерно на 10%, и образующийся лед оказывает разрывающее давление на частицы материала, снижает его прочность, а со временем и разрушает.

При определении этой качественной характеристики щебня в лабораторных условиях, обычно, применяют насыщение в растворе сернокислого натрия с последующим высушиванием. 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.

По морозостойкости щебень подразделяют на марки: F15; F25; F50; F100; F150; F200; F300; F400. Для строительных конструкций применяют щебень с показателем морозостойкости не менее F300.

Влагоотдача щебня.

Способность щебня терять находящуюся в его порах влагу. Характеризуется влагоотдача потерей воды в течении суток из пробы щебня при относительной влажности воздуха 60% и температуре воздуха 20 град.С. Определяется процентное отношение (массовое или объемное) потери влаги за этот период.
Показателем водоотдачи является время в часах, потребовавшееся для высушивания образца до постоянной массы.

Водопроницаемость щебня.

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

Водопоглощение щебня.

Способность частиц щебня впитывать и удерживать в своих порах влагу.
Для определения водопоглощения берут три - шесть образцов щебня кубовидной формы с длиной ребра около 6 см, высушивают до постоянной массы при температуре 105—110° С, охлаждают и взвешивают. Затем образцы погружают в воду на 48 ч так, чтобы слой воды был на 2 см выше образцов. Через 48 ч образцы вынимают, вытирают влажной мягкой тканью и взвешивают.
Водопоглощение вычисляют в процентах по изменению массы или объема при помощи формул.

Гигроскопичность щебня.

Способность щебня поглощать влагу из окружающего воздуха. Гигроскопичность влияет на такие показатели, как прочность, стабильность массы, формы и размера. Слишком высокая гигроскопичность щебня является его отрицательной качественной характеристикой.

* * *

Применение щебня в строительстве автодорог и мостов