Основные характеристики щебня: свойства, фракции, марки и виды

Щебень является одним из самых распространенных строительных материалов. Он обладает широкой сферой применения, поэтому важно знать его особенности, которые включают в себя свойства, известные виды и фракции, а также доступные для использования марки. Нужно учитывать, что, как и любой другой материал природного происхождения, виды щебня подразделяются с учетом размеров каждого отдельного элемента. Необходимо знать, какими свойствами обладают представленные разновидности, для чего они предназначены, в каких направлениях строительных работ можно применять этот материал.

Содержание

• Фракции
• Применение щебня

Также нужно учитывать, что щебень представляет собой сыпучий строительный материал. Если он добывается в карьерах, то подходит для строительных работ. В этом случае он бывает гранитным, гравийным, известняковым.

Из отвальных шлаков добывается на 20-30% меньше щебня. Причина в том, что его свойства и качество ниже карьерного. Еще один вид материала можно получить из строительных отходов. В этом случае щебень будет представлять собой элементы, которые были получены в результате измельчения старого асфальта, кирпичей и бетонного лома. Основное преимущество этого вида материала – невысокая стоимость.

Основным процессом получения щебня является дробление. На следующем этапе его делят на фракции по размеру. Каждый отдельный элемент называется зерном. Определяется качество материала ГОСТ 8267-93. Оптимальным показателем диаметра зерна является показатель от 5 мм. Также щебень может быть получен в результате дробления валунов, гравия, горных и добываемых пород. В зависимости от происхождения материал может быть:

• Гранитным.
• Гравийным.
• Известняковым.
• Вторичным.

К каждому виду предъявляются определенные технические требования. Они и определяют сферу применения щебня.

Характеристики и свойства щебня

Использование любого материала предполагает тот факт, что нужно внимательно изучить его характеристики и свойства. В случае со щебнем это требуется и для того, чтобы знать, какие эксплуатационные свойства имеются у материала.

Лещадность – параметр является одним из самых важных в случае с этим материалом. Он указывает на то, какой процент зерен щебня имеет размеры, которые можно считать плоскими, пластинчатыми или игольчатыми.  Особенность заключается в том, что у лещадного щебеночного зерна длина минимум в 3 раза больше, чем его ширина. Она присутствует в каждом из известных видов щебня. Рассматриваемая характеристика указывает на качество материала. Здесь важно понимать, чем выше будет процент, тем хуже свойства.  Причина заключается в том, что зерна с формой куба или сферы, после использования материала способны утрамбовываться с максимальной плотностью. Этот момент  положительно влияет на прочность созданной конструкции.

Если же в щебенке содержится много лещадного зерна,  то вытянутые по форме зерна показывают противоположный результат. Они неплотно прилегают друг к другу.  Также нужно учитывать, что материал становится более хрупким, что приводит к частым поломкам. Прочность конструкции по этой причине снижается в несколько раз. Фиксируется образование пустых пространств, в результате чего процессы разрушения наступают быстрее. Для того чтобы максимально снизить риски, рекомендуется выбирать щебенку, полученную их гранита. В этом материале соотношение сдвига и сжатия при дроблении было таким, что преимущественно образовались плоские зерна. Показатель по этому свойству прописан в нормах ГОСТ. По ним принято выделять выделяют 5 групп щебня:

• Кубовидный камень. Лещадность  доходит до 10%.
• Улучшенный дробленый щебень. Зерно плоской формы составляет 10-15% от общего объема материала. 
• Стандартная щебенка. Количество лещадных зерен 15-25%.
• Щебенка среднего качества с показателем лещадности 25-35%.
• Щебенка низкого сорта – лещадный материал составляет 35-50%.

Первый и второй варианты оптимальны для выполнения строительных работ. Следующие 2 группы также применяются, но относятся уже к материалам, которые показывают низкое качество. Последняя группа применяется исключительно для возведения временных или хозяйственных построек. Также ее можно применять для создания грунтовых дорог.

Прочность – следующий показатель. Характеристика по этому параметру также является важной в процессе установки качества щебня. Она позволяет понять, как щебень выдерживает механические нагрузки. Помогает определить, сопротивляется ли он давлению и износу. Прочность влияет на сферу применения щебня. Параметр определяют опытным путем. По прочности можно выделить несколько марок материала - М200-М1600. Число после М показывает, какую нагрузку (в кг/см2) выдерживает зерно. Также позволяет определить, для каких целей щебень лучше всего использовать. Марки выделяют следующие:

• М200. В этом варианте прочность будет слабая. Материал рекомендуется применять исключительно для ненагруженной отсыпки, а также для создания открытого дренажа.
• М300-М600. Сфера применения этой марки аналогична предыдущему варианту. Дополнительно возможно использование щебня в фильтрах или очистных сооружениях.
• М600-М800. Материал будет средней прочности. Ее хватит для создания не являющихся несущими стен и других конструкций, которые не несут большой нагрузки. Известковый щебень может использоваться для декоративных целей - оформление клумб, садовых дорожек.
• М800-М1200. Марка представляет собой универсальный вариант. Щебень в этом случае используется во всех строительных сферах - заливка фундаментов в частных домах, формирование железнодорожных насыпей.
• М1200-М1600. Высокопрочное зерно в этом материале является оптимальным выбором для особо крупных или сложных инженерных конструкций.

По рассмотренному параметру легко определить, в каких сферах и направлениях можно использовать щебень.

Еще один параметр характеристики – морозостойкость. Он необходим, чтобы можно было понять, сколько циклов замерзания и последующего оттаивания переносит щебенка без потери первоначальных эксплуатационных качеств. Морозостойкость зависит от состава щебня, маркируется на упаковке буквой F,  число показывает количество циклов. По этому параметру  выделяются такие виды материала:

• Неустойчивые. Марки F15- F50. Они применяются для внутренних работ или используются в качестве дренажа, который располагается ниже уровня грунтовых вод.
• Устойчивые. Марки F50-F150. Они подходят для строительства в частном секторе. Используются в тех районах, где зима отсутствует полностью или мягкая с температурными показателями не ниже минус 10 градусов.
• Высокоустойчивые. Марки F200-F400. Они используются без ограничений по виду и месту строительства. Можно применять в районах Крайнего Севера.

Эта характеристики позволяет создать конструкцию или техническое сооружение, которое будет функционировать и не выйдет из строя при разных показателях температур.

Уровень радиоактивности – важная и значимая характеристика. Она позволяет оценить, какой радиоактивный фон присутствует в месте, где был добыт щебень. Причина в том, что этот показатель не является одинаковым и распространяется в природе неравномерно. По этой причине разные виды щебня обладают разным уровнем радиоактивности. Наиболее высокий фон фиксируется у гранитных фракций. По уровню радиоактивности  материал можно разделить на классы:

• I класс. Радиоактивность в этом случае будет незначительная. Показатель не превышает 370 Бк/кг. Можно применять для строительства жилых домов.
• II класс. В этом случае показатель будет уже 370-740 Бк/кг. Он указывает на то, что для строительства домов материал использовать не рекомендуется. Сфера применения – дорожное и промышленное строительство.
• ІІІ класс. Показатель - от 740 Бк/кг. Материал можно использовать только в дорожном и промышленном строительстве.

Учитывать характеристику обязательно, так как она оказывает влияние на здоровье человека.

Истираемость – еще один элемент характеристики. Он отражает показатель способности рассматриваемого материала к сопротивлению трению и износу. Этот параметр учитывается при выборе материала для проведения дорожных работ. По этому значению выделяется 6 марок щебня, которые указываются на упаковке буквой «И». Значения вычисляются опытным путем и учитывают показатель % износа к общей массе щебня. Также в число характеристик нужно включить содержание зерен слабых пород. Значение учитывает, что сырье для производства щебня неоднородное. Частички по этой причине имеют различные показатели прочности. В результате они легко повреждаются. Кроме показателей прочности и истираемости, для щебня определяется и процент содержания зерен слабых пород, чтобы гарантировать надежность и долговечность конструкции.

Допустимые ГОСТ значения тут следующие:

• М1000 до М1400. Щебень в этом случае должен содержать не более до 5% зерен слабых пород от общей массы материала.
• М400 до М800. Показатель должен быть до 10%.
• М300 и дальше. Значение до 15%.

Это значение нужно учитывать в строительных работах.

Еще один момент, который нужно учесть, рассматривая характеристики материала, какое содержание пылевидных и глинистых частиц имеется в составе.  Здесь важно учитывать, что основной характеристикой является размер частички. Он не должен превышать 0,05 мм. Допускаются такие значения, учитывающие сырье для изготовления щебня:

• Из магматических и метаморфических горных пород — до 1%.
• Из осадочных горных пород – 2-3% с учетом показателей прочности.
• Из гравийного щебня – 1-3%.

Пылевидные и глинистые частицы снижают способность щебня к адгезии. Если материал имеет высокие значения по этому параметру, то он не может применяться для строительства дорожного полотна, если предполагается, что будет использоваться  асфальт и в качестве наполнителя бетон. Также нужно учитывать, что пыль набухает после контакта с водой при контакте с водой. В результате масса щебня увеличивается.

Водостойкость – характеристика, которая указывает, какой % потери массы материала имеется при прохождении цикла насыщения водой и последующего высушивания. Имеются такие марки материала по показателю влагостойкости:

• В1. Здесь при потере массы после испарения до 1% по массе.
• В2. Потеря массы составляет 1-3%.

Характеристика определяется в лабораторных условиях и верна для щебня, который произведен из: магматических и метаморфических пород с показателями прочности М600 и ниже, осадочных пород с маркой М400, гравия с показателями прочности М600 и ниже.

Также нужно понимать, что характеристики щебня зависят от исходного сырья. Следовательно, свойства щебня – прочность, морозостойкость, лещадность, радиоактивность,  истираемость, содержание зерен слабых пород, пыли и глины. Учитывается также насыпная плотность, адгезия, водостойкость. Принять во внимание рекомендуется такие свойства, как устойчивость щебня различным распадам, содержание вредных компонентов и примесей.

Фракции

В результате проведения процесса дробления горных пород образуется щебень. Его частички будут иметь разный размер. Для того чтобы провести разделение материала на группы, требуется провести разделение - фракционирование щебня. В соответствии  с этим по величине зерна  фракции могут быть:

• Мелкие – 5-10, 10-15, 10-20 мм. Такой щебень используется для производства бетонных смесей, изготовления сборных бетонных и железобетонных конструкций.
• Средние – 20-40 мм. В этом случае щебень используется при устройстве насыпей, для железных и автомобильных дорог, укладке трамвайных и подкрановых путей, изготовлении бетонных конструкций, если предполагается, что они будут большого размера.
• Крупные – 40-80 мм. Щебень в этом варианте используется для дорожных работ, организации дренажных засыпок.

Также можно использовать смеси 5-20 мм. Для  получения бута применяется щебень с фракциями 80-120 мм и 120-150 мм. Этот материал применяется в процессе создания фундаментов, в качестве декоративных элементов в ландшафтном дизайне, а также для заполнения габионов. Фракция с зернами, размер которых будет меньше 5 мм является отсевом . Этот материал используется в производстве сухих смесей. Его применяют при проведении отделочных  работ и благоустройстве территорий.
Характеристики по фракциям

Здесь оценке подвергаются основные параметры. Их нужно сравнивать с размерами отдельных единиц щебня:

• 5-10 мм. Радиоактивность 23,4-233 Бк/кг, прочность М1200-М1400, морозостойкость F200-F300, содержание пыли и глины 0,93%, лещадность 1 группа.
• 5-20 мм. Радиоактивность 23,4-265 Бк/кг, прочность М800-М1400, морозостойкость F150-F300, содержание пыли и глины 0,8%, лещадность 1-3 группа.
• 5-25 мм. Радиоактивность 126 Бк/кг, прочность М100, морозостойкость F300, содержание пыли и глины 0,7%, лещадность 4 группа.
• 10-20 мм. 5-10 мм. Радиоактивность 23,4-188 Бк/кг, прочность М800, морозостойкость F150, содержание пыли и глины 0,28%, лещадность 2 группа.

Эти показатели помогут подобрать идеальный вариант щебня под любые цели и задачи.

Применение щебня

Использование щебня определяется местом его происхождения и добычи, характеристиками и свойствами.  Так гранитный щебень, который обладает высокой прочностью и минимальным количеством примесей, применяется при изготовлении конструкций, которые должны выдерживать высокие и продолжительные нагрузки. Его применяют во время работ по отсыпке железнодорожных насыпей или при строительстве  дорог. Если  щебень будет гравийным, то показатели его прочности ниже гранитного материала. Он обладает низкой радиоактивностью. По этой причине используется в качестве крупного заполнителя бетонной смеси или для устройства основания автомобильных дорог, а также при организации пешеходных дорожек и тротуаров. Если используется известняковый щебень, то нужно учитывать, что его характеристики позволяют возводить конструкции, которые не будут испытывать нагрузки. Его также можно применять в процессе производства цемента, в полиграфии и в стекольной промышленности. Также имеется вторичный щебень. Этот материал обладает невысокой прочностью. В качестве сырья для производства используется кирпичный лом,  демонтированные бетонные и железобетонные конструкции. Основная сфера применения – засыпки и подсыпки.