Какой щебень нужен для бетона

Самый популярный материал в современном строительстве – бетон. Он состоит из цемента, воды и инертных материалов. Инертные материалы – щебень и песок. Почему инертные? Потому что они не вступают в химическую реакцию. Они образуют как-бы скелет бетонного камня. В этой статье пойдет речь об одном из инертных материалов – щебне для бетона, зачем он нужен и как выбрать?

Как производят

Щебень производят из известняка, который является осадочной породой, сформировавшейся в ходе сжатия осадочных пластов земли миллионы лет назад.

Конечно, это не единственная порода, из которой производят щебень, есть ещё и гранит, но известняк занимает первое место по объёму.

Кроме горных пород вторичный щебень может вырабатываться из металлургического отвального шлака и строительного мусора (битый кирпич, асфальт, бетон).

В разрабатываемых карьерах осадочных пород забуривают шурфы, укладывают взрывчатку, и взрывают массив породы.

Энергия взрыва самая экономичная для добычи известняка и гранита. Полученный после взрыва каменный бут грузят на самосвалы и отвозят на завод.

На заводе он поступает на дробильные установки и производится размельчение крупного массива на более мелкие. Далее полученный материал поступает по конвейеру на грохоты, в которых и происходит деление на фракции щебня.

Зачем щебень в бетоне?

Как уже упоминалось, щебень является инертным заполнителем, который составляет каркас бетонного камня.

Песок заполняет пустоты между зёрнами щебня, а цемент, реагируя с водой, связывает всю эту конструкцию.

Если мы удалим из состава щебень, то такая конструкция будет подвержена усадке. Он помогает увеличивать прочность, но только при условии, что он сам по прочностным характеристикам выше марки цемента примерно в 2 раза. Более того, щебня в бетоне больше всего относительно всех других компонентов. Усреднённая формула бетонной смеси по массе:

Цемент/песок/щебень/вода = 1:2:4:0.5.

Как видно, щебень занимает основное пространство.

Характеристики щебня

В соответствии с ГОСТ 8267-93 щебень разделяется по фракциям:

• 5-10 мм;
• 10-20 мм;
• 20-40мм;
• 40-70 мм.

По согласованию с получателем продукции состав фракций может быть другим, в зависимости от требований по проекту для тех или иных конструкций и производимых работ.

Определение фракционности происходит при просеивании зёрен щебня через систему сит с различными ячейками.

Гост требует содержание в щебне дроблёных зёрен каждой фракции на уровне 80% от полного объёма. Определяют годное дроблёное зерно по отколотости более чем наполовину.

Очень важный показатель лещадность. Это содержание зёрен лещадной и пластинчатой формы в общей массе фракционного состава.

Такая форма негативно сказывается на прочностных характеристиках бетона, потому что при твердении возникающие нагрузки могут ломать такие фрагменты и будут образовываться пустоты в теле бетонного камня.

По лещадности щебень делится на 5 групп в зависимости от процентного содержания по массе зёрен пластинчатой и игловатой формы. Самый низкий – 10% в первой группе, самый высокий – 35% в пятой. Что же такое лещадность, пластинчатость и игловатость?

Таковыми считаются зёрна, толщина которых в три и более раз больше длинны. Для различных фракций отбираются аналитические пробы различным весом и в них выделяются вручную зёрна, попадающие под определение лещадности.

Так, например, для фракции 5-10 мм берётся 250 г и по ним делается аналитический отбор. Отношение сторон зёрен определяется замером штангенциркулем или шаблоном.

Прочность щебня определяется при проведении испытаний на дробимость и сжатие в цилиндре диаметром 75 и 150 мм с толщиной стенки 12 и 20 мм.

Цилиндр наполняют испытуемой фракцией и помещают под пресс. У цилиндра съёмное днище и отдельно плунжер или ещё можно сказать поршень, на который оказывается давление пресса.

Испытание проводят по наращивающему давлению и доводят до величины 50 и 200 кН или 5000 кгс и 20000 кгс.

После этого испытываемый щебень просевают сквозь мелкие сита и остаток взвешивают. Полученный остаток соотносят с массой до начала испытаний и выражают в процентах дробимость (Др).

При проведении испытаний смеси фракций их разделяют и проводят отдельно по каждой фракции.

Дробимость смешанной партии определяют как среднеарифметическое. Дробимость напрямую связана с маркой по прочности. Различают следующие марки по прочности.

Есть такая же таблица для щебня из изверженных пород, очевидно этот материал более пористый, и для щебня из гравия и просто гравия.

Имеется отдельно показатель по истираемости 4 марки, которые также напрямую привязаны к дробимости.

Регулируется ещё такой показатель, как содержание зёрен слабых пород в щебне, который определяется в процентном отношении от 5 до 15%. Испытания проводят методом отбора слабых зёрен, когда их вычисляют на ощупь.

Если ломается в руках или при лёгком ударе молотка или можно на поверхности слабого зерна оставить царапину стальным или алюминиевой наконечником, значит входит в эту категорию. Выделенные слабые зёрна взвешивают и определяют процентное содержание относительно полной массы.

Есть ещё механический индикатор прочности камня, на котором раздавливают слабые на глаз образцы. Если проводится анализ смеси фракций, то такая процедура проделывается с каждой фракцией и определяется средневзвешенное значение для партии.

Испытание на истираемость в полочном барабане.

В такой барабан с чугунными или стальными шарами загружают испытуемую фракцию и задают вращение со скоростью 30-33 об/мин. с числом оборотов от 500 до 1000.

Полученную фракцию после испытаний просеивают через мелкие сита и остаток на ситах в процентах определяют как истираемость (И).

Есть ещё такое интересное испытание удару на копре. В нём засыпают в цилиндр образцы фракции и долбят специальным бойком с наконечником из углеродистой стали массой 5 кг с высоты 50 см. Через время просеивают остатки щебня сквозь малые сита и определяют сопротивление щебня удару.

Определение морозостойкости

Это весьма важный показатель, так как он влияет на общую морозостойкость бетонного камня. Если морозостойкость щебня будет ниже, то по этой зоне будет проходить разрушение всей конструкции, то есть при попадании в поры зёрен воды она будет расширяться на морозе.

Для проведения испытаний берут по две аналитические пробы от каждой фракции от 1 до 5 кг в зависимости от крупности фракции. Промывают и высушивают. Затем помещают в воду при температуре + 20 С, через 48 часов помещают в морозильную камеру при температуре -18 С, выдерживают 4 часа и снова в воду с температурой + 20 С.

И так 15 циклов подряд, после чего помещают на контрольное сито, на котором образцы полностью оставались до испытаний и взвешивают.

После этого проводят следующие 25 циклов и так далее. Периодически замеряя через каждые 25 циклов по потере массы определяют класс морозостойкости (см. табл.).

Ещё раз отмечаю важность такого показателя как морозостойкость.

Определение содержания пылевидных и глинистых частиц.

Это важный показатель, который прямо влияет на прочностные характеристики бетона. Глинистые частицы попадают в щебень в том случае, если он производится из гравия, а не из горной осадочной или вулканической породы. Кроме того, при дроблении образуется пыль и её масса регламентируется ГОСТом.

Пылевидные и глинистые частицы образуют обширные поверхностные оболочки, которые препятствуют сцеплению цемента и заполнителя. Они требуют повышенного расхода цемента для того, чтобы связать всю эту поверхность. Более того, необходимо повышать расход воды, что также приводит к потере конечной прочности.

Содержание пылевидных и глинистых частиц определяется методом отмучивания. Также применяется пипеточный и метод мокрого просеивания. Подробно они описаны в ГОСТ 8269.0-97 (глава 4.5). Содержание пылевидных глинистых включений для щебня не должно превышать 1 – 3 % по массе (ГОСТ 8267 – 93).

Радиоактивность щебня

Классифицируется на радиоактивность только гранитный щебень. Имеются 4 класса. 1 класс применяется в строительстве без ограничений, а IV только с разрешения федеральным органом госсанэпидемнадзора. Исследования на радиоактивность проводятся в специализированных лабораториях.

Классификация щебня

1. Гранитный. Один из самых распространённых при производстве бетонных смесей. Имеет плотность 1400 кг/м3. Марка по прочности 1400. Морозостойкость F 400.      
2. Известковый. Применяется для подсыпки в дорожном строительстве и при производстве железобетонных изделий. Марка по прочности 600. Плотность 1300 кг/м3. Морозостойкость F 150.
3.  Шлаковый. Для его изготовления применяется доменный отвальный шлак. Из него изготавливают шлакобетон. Его физические показатели могут значительно различаться, хотя марка по прочности в районе 800. Морозостойкость 200. Плотность 1100 кг/м3.
4. Мраморный. Применяется в декоративном строительстве.
5. Вторичный. Изготавливается из боя кирпича, бетона, асфальта.

Популярные вопросы

Чем отличается гравий от щебня?

Так вот, гравий это уже готовый материал, добытый в природе и пригодный для использования. Щебень – это материал, полученный при переработке массивов плотных горных пород, да и из того же гравия.

Из чего бетон лучше из гравия или щебня?

При тщательном рассмотрении можно сделать вывод, что бетон из щебня будет лучше. Почему? Гравий, если мы рассматриваем зёрна окатанной формы, добытые со дна и берегов водоёмов. Такая гладкая поверхность не способствует адгезии, то есть сцеплению, при формировании цементного камня. А вот щебень, со своей рваной поверхностью и зёрнами кубической формы, отлично сцепляется с цементом и образует каркас бетонной структуры.

Видео

Коротко о главном

1. Щебень позволяет сэкономить цемент в бетонной массе и избежать усадки.
2. Различают следующие фракции щебня – мелкая (5-10, 10-20), средняя (10-20, 20-40), крупная (40-70).
3. После проведения лабораторных испытаний на дробимость и истираемость различают марки по прочности: —высокопрочный – от 1200; —прочный – выше 800; —средней прочности – 600; —слабой прочности – ниже 300.
4. В щебне не должно содержаться большое количество вредных для бетонов примесей. Таких как — глина, асбест, горючие сланцы, уголь, гидроксиды и оксиды железа, серосодержащие породы, слоистые силикаты.
5. Есть такое понятие как кубовидный щебень. Он в большом спросе у потребителей. Так он называется потому, что большинство его зёрен имеют кубовидную форму, лещадность ниже 10 % по массе. Получение такого щебня зависит от оборудования, которое имеется у производителей, то есть от дробилок в которых происходит основной процесс.