Строительный материал, вырабатываемый путем дробления различных твердых пород или переработки индустриальных отходов, называется щебнем. Этот неорганический сыпучий материал, внешне напоминающий мелкий колотый камень, широко используется во многих сферах человеческой деятельности. Различные виды щебня, в зависимости от его физических и технических характеристик, применяются при капитальном и восстановительном строительстве зданий, автодорог, железнодорожных путей, производстве ЖБИ, ландшафтном планировании.
Разновидности щебня и где используют каждый вид
Щебень классифицируется по происхождению. Это, прежде всего, вид горной породы, из которой он выработан. Производители всегда предоставляют необходимую информацию. Происхождение щебня характеризует его качества, а значит, и сферу его применения. Основные виды щебня по происхождению делятся на:
- Гранитный. Это один из самых прочных видов щебня. Его получают из твердой породы, одной из наиболее распространенных на Земле. Гранитная скала относится к изверженным (первичным) горным породам и представляет собой выброшенную на поверхность и застывшую магму. Сформирован гранит из целого ряда кристаллов: кварца, шпата, слюды и др. Имеет красную, розовую и серую окраску. Используются гравийные виды щебня для строительства и ландшафтного планирования, дорожного и железнодорожного устройства, дренажа, декоративного оформления.
- Гравийный. Щебень, производимый путем просеивания или дробления горной породы. Обладает почти такой же прочностью, как и гранит, но обладает меньшим радиационным фоном и более дешев. Применяются гравийные виды щебня для бетона, производства ЖБИ, фундаментных работ и в дорожном строительстве.
- Известняковый. Этот щебень - продукт дробления осадочной (вторичной) породы – известняка, главной составляющей которой является кальцит. Известняковый и доломитовый щебень значительно уступает по прочности гравийному и гранитному. Применяется в дорожном строительстве и производстве ЖБИ.
- Шлаковый. Это продукт дробления отходов металлургического производства. Главное достоинство такого щебня – сравнительно невысокая стоимость. Чаще всего используется в качестве вяжущих для приготовления бетонов.
- Вторичный щебень. Продукт дробления строительного мусора – кирпича, бетона, асфальта. Такой щебень по всем характеристикам уступает продукции из натуральных материалов, но все же широко применяется в качестве заполнителя для бетона, дорожном хозяйстве, укреплении слабых грунтов, благоустройстве.
Производство щебня
Производство щебня состоит из нескольких стадий:
- добыча горной породы;
- транспортировка (при необходимости);
- несколько стадий дробления;
- сортировка по фракциям.
Основная стадия производства щебня – дробление. От этой операции зависит форма и размер получаемых зерен. Дробление осуществляется в 2-4 цикла на специальном оборудовании – дробильных машинах. В зависимости от способа измельчения различают разные виды дробилок щебня:
- Щековые – устанавливаются на первом этапе дробления. Принцип действия – безударное раздавливание породы между двумя плитами.
- Центробежные. Эти дробильные машины чаще других применяются для производства щебня мелкой фракции любой твердости, используемого в дорожном строительстве.
- Конусные дробилки – одни из самых дорогих машин для производства щебня. Их главное преимущество – универсальность. Такие дробильные машины могут производить щебень любой фракции и даже искусственный песок.
- Роторные. В этих машинах измельчение породы осуществляется энергией удара. Засыпаемая порода с большой скоростью многократно ударяется об отбойные пластины и дробится до тех пор, пока не проваливается в калиброванные выходные щели.
На последнем этапе, перед отгрузкой продукции потребителям, щебень разделяется на фракции. Операция осуществляется на оборудовании под названием грохот. Эти машины могут быть стационарными или подвесными. В процессе сортирования дробленая порода проходит через несколько вибрирующих сит с отверстиями различного диаметра. На каждом из них отделяется щебень установленной фракции.
Фракции щебня
На выходе после дробления получаются зерна различного размера. Для дальнейшей реализации щебень сортируют, исходя из размера частицы. Фракция – максимально допустимая величина отдельно взятого зерна (камня). Виды щебня по фракциям разделяют на основные и сопутствующие. Основные - размером от 5 до 70 мм. Размеры сопутствующих фракций и отсева - от 0 до 40 мм. Для особого применения производятся виды щебня особых фракций: 70-120 мм и 120-150 мм.
Щебень является основным природным каменным материалом. Наибольшим спросом пользуется гранитная щебенка размером 5-20 мм. Такой материал применяется при производстве бетона, асфальта и ЖБИ. Гранитный щебень больших фракций (20-45, 20-65, 25-60, 40-70 мм) также достаточно востребован на рынке, применяется для железнодорожных насыпей, в строительстве при укреплении оснований и закладке фундамента, в качестве подушечного слоя при строительстве автомобильных дорог.
Гравий и щебень
Для производства бетона используются такие крупные заполнители: природный каменный щебень, гравий и гравийный щебень, заполнитель из доменного шлака. Гравий, применяемый в строительстве, бывает горным, речным и морским. Два последних, ввиду своей гладкой шлифованной поверхности, обладают худшей адгезией. Каменный щебень для строительства производят путем дробления природных скальных пород. Такие виды щебня имеют шероховатую поверхность и остроугольную форму, благодаря чему обладают лучшим, чем у гравия, сцеплением с вяжущими веществами. Качество гравия и щебня характеризуется:
- прочностью;
- размером и формой зерен;
- морозостойкостью;
- содержанием вредных примесей.
Физические свойства щебня
Физическим характеристикам материала уделяется куда большее внимание, чем происхождению. Именно исходя из этих свойств щебня определяется сфера его использования. Все виды щебня характеризуются следующими основными показателями:
- прочностью;
- лещадностью;
- морозостойкостью;
- водопоглощением;
- формой зерен;
- радиоактивностью.
Лещадность щебня
В щебне нормируется содержание пластинчатых и игольчатых зерен, чья толщина или ширина больше в три раза, чем длина. Это важная характеристика, на которую в первую очередь обращают внимание при использовании щебня в строительстве и производстве железобетонных изделий. При наличии большого количества зерен пластинчатой и игольчатой формы в общей массе щебня бетонная смесь может получиться низкокачественной и требовать дополнительного уплотнения. Большое количество зерен такой формы приводит к образованию многочисленных пустот. По процентному содержанию пластинчатых и игольчатых зерен в массе щебень подразделяют на группы:
- I – до 15%, кубовидная;
- II – 15-25%, улучшенная;
- III и IV группы обычной лещадности - 25-35% и 35-50% соответственно.
Кубовидный щебень наиболее пригоден для приготовления бетона ввиду отсутствия проблем с пустотами.
Прочность щебня
Это свойство щебня характеризуется пределом крепости исходной породы. Прочность этого природного каменного материала определяется имитацией механических воздействий на сжатие, дробимость при раздавливании в цилиндре, истираемостью в полочном барабане. Самой высокой прочностью обладает гранит. Наиболее востребованным является гранитный щебень М1200 с содержанием камней слабых пород не более 5%. Основное его применение – строительство фундаментов, производство высокопрочных бетонов и несущих конструкций.
Морозостойкость материала
Свойство материала сохранять целостность, прочность и массу после многократного замораживания и оттаивания называется морозостойкость. Эта характеристика особо важна для щебня, используемого при устройстве фундаментов в регионах с низкими температурами. Высокой морозостойкостью обладают материалы с высокой плотностью и незначительной пористостью.
Активность радионуклидов щебня
Одна из наиболее важных характеристик любого материала, используемого в строительстве - радиоактивность щебня. Она определяет его пригодность для всех типов строительных работ и должна соответствовать санитарно-эпидемиологическим нормам, что подтверждается соответствующими заключениями и сертификатами. Первому классу радиоактивности высокопрочного щебня соответствует значение менее 370 Бк/кг. Для второго класса - более 370 Бк/кг.
