Щебень

Щебень — материал, получаемый путём дробления крупных кусков твердых горных пород. Используется для приготовления тяжелого бетона в качестве крупного заполнителя.

Данный продукт производится путем добычи в карьере горной породы, которую затем перерабатывают в щебень. Самой распространенной и широко применяемой горной породой при производстве щебня является гранит. Щебень может быть получен также при дроблении валунов и гравия.

Гранит

Гранит (итал. granito, от лат. granum — зерно) — кислая плутоническая горная порода. Состоит из кварца, плагиоклаза калиевого полевого шпата и слюд — биотита и/или мусковита. Граниты очень широко распространены в континентальной земной коре.

Минеральный состав гранита характеризуется следующими показателями: полевые шпаты (кислый плагиоклаз и калишпат, причём последний преобладает) — 60-65 %, кварц — 25-30 %, темноцветные минералы (биотит, редко роговая обманка) — 5-10 %.

Цвет гранита, как правило, определяет преобладающий в его составе минерал – калиевый полевой шпат.

Главная форма залегания гранита – батолиты, представляющие собой огромные массивы площадью от сотен до тысяч квадратных километров и мощностью 3–4 км.

Наибольшие объёмы гранитов образуются в зонах коллизии, где сталкиваются две континентальные плиты и происходит утолщение континентальной коры. По мнению некоторых исследователей в утолщённой коллизионной коре образуется целый слой гранитного расплава на уровне средней коры (глубина 10 — 20 км). Кроме того, гранитный магматизм характерен для активных континентальных окраин (Андские батолиты) и для островных дуг в меньшей степени.

При выветривании гранитов из полевых шпатов образуется каолин и другие глинистые минералы, кварц обычно остаётся неизменным, а слюды желтеют и часто называются «кошачьим золотом».

Гранит является одной из самых плотных, твердых и прочных пород. Используется в строительстве в качестве облицовочного материала. Кроме того, гранит имеет низкое водопоглощение и высокую устойчивость к морозу и загрязнениям. Вот почему он оптимален для мощения как внутри помещения, так и снаружи. В интерьере гранит применяется также для отделки стен, лестниц, создания столешниц и колонн.

Граниты широко распространены на всех материках. Крупное месторождение гранита находится в Беларуси в пгт Микашевичи. Общая площадь месторождения составляет 683 гектаров. Структура производимого щебня устойчива против всех видов распадов. РУПП «Гранит» производит более 11 000 000 тонн щебня в год.

Гранитный щебень – самый лучший по качественным характеристикам вид щебня. Смеси зёрен щебня различных размеров подвергают рассеву на отдельные фракции. Частицы размером менее 3 мм используют в качестве песка. Зерна щебня имеют остроугольную форму, поверхность их шероховатая, поэтому он хорошо сцепляется с цементно-песчаным раствором в процессе изготовления бетона.

Щебень используется в строительстве как в чистом виде (например, для отсыпки), так и в качестве наполнителя при производстве бетона и асфальтобетона.

Основными физическими свойствами щебня являются: прочность, морозостойкость, лещадность, адгезия, истинная, средняя и насыпная плотности, водопоглощение и водонасыщение, зерновой состав и форма зерен, радиоактивность.

Адгезия одна из специфических характеристик щебня. Этот параметр отражает оценку качества сцепления битумных вяжущих материалов с поверхностью щебня. На качество сцепления влияет химический состав, определяющий цвет щебня. Лучшие показатели по адгезии дает серый и темно серый щебни.

Зерновой состав каждой фракции должен удовлетворять требованиям ГОСТ. Исходя из данных требований 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") 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%.

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 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. Щебень марок М1400, М1200 и М1000 не должен содержать зерна слабых пород в количестве более 5%, щебень марок М800, М600, М400 - более 10%, а 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.

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).

Содержание пылевидных и глинистых частиц в щебне нормируют (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%.

По размеру 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 и 40-70мм. К сопутствующим фракциям относятся: 0-2мм, 0-5мм, 0-15мм, 0-20мм, 0-40мм, 0-60мм и 2-5мм. В отдельных случаях находят применение фракции 70-120мм и 120-150мм.

Наибольшим спросом на рынке пользуется гранитный щебень фракции 5-20мм, применяющийся в производстве асфальта, бетона и железобетонных конструкций. Щебень гранитный фракций 20-40мм 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.