Щебень является одним из наиболее востребованных в строительстве материалов - и не только как заполнитель бетона. Он активно применяется для устройства естественных оснований, когда требуется выполнить пластовый дренаж или просто качественно утрамбовать песок. Рассмотрим, какой щебень лучше для бетона на фундамент, и какие требования к нему предъявляются государственным стандартом.
Характеристика и виды щебня
Строительный щебень и гравий, применяемый для строительных работ, изготавливают по ГОСТу 8267, действующему ещё с 1993 года. Под этим термином подразумевается неорганический сыпучий материал крупностью зерна от 5 мм, получаемый путём дробления горных пород и валунов. Щебни, образующиеся в результате измельчения металлургических шлаков, при изготовлении бетона для фундаментов домов не используют.
Материал изготовления щебня
В производстве щебня могут использоваться самые разные горные породы – главное, чтобы их плотность была не меньше 2-3 г/см3 и они отвечали требованиям вышеупомянутого стандарта. Наиболее прочным является гранит, так как в его составе присутствует кремний. Известковые щебни, в основе которых карбонаты и кальций, в качестве наполнителей для бетона фундамента не применяются.
Породы, применяемые для изготовления щебня, классифицируют по геологическим условиям их образования:
- Магматические породы, образованные в результате затвердевания изверженной вулканами магмы, имеют самую высокую прочность (от М600 до М1400), а потому являются первичными. Эти минералы бывают интрузивными - когда магма застывает в глубине земной коры, и эффузивными, образованными магмой, излившейся на поверхность. К интрузивным относится всё тот же гранит, а так же диорит и габбро. Такие породы, как диабаз, порфирит и базальт являются эффузивными. Для всех минералов магматического происхождения характерно кристаллическое строение при высокой плотности. Цвет – от тёмно-серого до чёрного, иногда с красноватым или зеленоватым оттенком.
- Вторичными считаются пластовые породы, образованные за счёт разложения органики в течение длительного геологического периода. Соответственно, большой плотностью и прочностью они не отличаются. В эту группу входят: песчаник, известняк, кремень, доломит.
- Есть ещё видоизменённые породы (метаморфические), они образуются в результате преобразования и тех, и других пород в результате происходящих внутри земной коры сложных химико-физических процессов. К таким породам относятся кристаллические сланцы, кварцит, гнейсы и мрамор. Прочностью, сопоставимой с показателем гранита, обладает только кварцит. У мрамора она вдвое ниже, поэтому данный камень и используется в основном в качестве декоративного.
Фракционность
Щебень, как таковой, представляет собой смесь каменных обломков разной конфигурации, образуемых при дроблении крупного камня. Ту или иную форму зёрен получают не только благодаря минералогическому составу, но и технологии переработки камня, вида применяемого оборудования.
Производство представляет собой комплекс таких операций:
- раскалывания валунов на куски, соответствующие по размеру типу дробилки;
- подачи камня к дробильному оборудованию и его дробления;
- подачи первичного щебня на грохоты и сортировки на фракции;
- перемещения фракционированного щебня к месту хранения.
Измельчение камня может производиться двумя способами: раздавливанием и ударным дроблением. При раздавливании с использованием валковых, щековых или конусных дробилок щебень получается игловатым, с высоким показателем лещадности. Получить щебень с преимущественно кубообразным зерном, идеально подходящим для устройства подфундаментных подушек, можно только на ударных дробилках молоткового и центробежного действия.
Вообще для изготовления бетона может использоваться щебень трёх фракций: 5-10 мм, 10-15 мм и 15-20 мм. Именно для заливки фундаментов применяется последний вариант (мелкие фракции применяют для изготовления мелкозернистых бетонов). Более крупная фракция 20-40 мм идёт на устройство подстилающих слоёв, самая крупная 40-70 мм – для отсыпки железнодорожных трасс.
Радиоактивность
Как и некоторые виды грунтов, каменные материалы могут обладать той или иной степенью радиоактивности. По этой причине при производстве щебня проводится оценка радиационно-гигиенического состояния камня, на основе которой и устанавливается область его применения.
- При суммарной удельной эффективной активности радионуклидов менее 370 Бк/кг, щебень может применяться при формировании любых конструкций гражданских зданий.
- Щебень с показателем 370-740 Бк/кг может применяться в промышленном и дорожном строительстве, на территориях населённых пунктов.
- При ещё более высокой активности естественных радионуклидов – до 1500 Бк/кг, щебень применяется только в дорожном строительстве вне пределов населённых пунктов.
Прочность
Чтобы установить марку дробимости (прочности) щебня, его подвергают раздавливанию в цилиндре. Итоговый результат зависит от породы камня, и обычно варьируется в таких пределах:
- У первичных пород магматического происхождения марки дробимости варьируются между М400 и М1400.
- У вторичных и метафорических пород – в пределах М200 и М1200.
- Щебень из валунов может иметь прочность М300-М1200.
- Гравий может иметь марки М400-М1000.
Процесс дробления всегда связан с потерей массы камня, так как часть его превращается в отсев или даже песок. Чем выше твёрдость камня, тем таких отходов бывает меньше: если при марке дробимости 400-800 масса теряется на 10%, то при марке 1000-1400 отход составит не более 5%. Марка щебня для изготовления бетонной смеси подбирается в зависимости от заданной марки бетонного камня. Для заливки фундаментов обычно используют бетон марки М200-М300, используемый в них щебень должен иметь марку М800 или М1000 соответственно.
Морозостойкость
Морозостойкость любого материала характеризуется числом циклов попеременного замерзания и оттаивания, при котором он не теряет свою прочность. В случае со щебнем происходит потеря не прочности, а массы, и она не должна превышать обозначенный стандартом процент. Для определения морозостойкости щебень может не замораживаться, а замачиваться в растворе сернокислого натрия и последующего высушивания. Чем выше марка щебня по морозостойкости, тем меньше процент потерь массы. При марке F15 и F25 теряется до 10%, у F50 и выше – не более 5%. Самое большое количество циклов, которые щебень может выдержать - 400.
Лещадность
При дроблении щебня могут образовываться не только кубовидные фрагменты, но и иной формы (в виде пластин или иголок). Процентное содержание зёрен с такой конфигурацией тоже оказывает влияние на сферу применения щебня, по этой характеристике его делят на 4 категории:
- Группа 1. Количество зёрен неправильной формы менее 10%, основная масса зёрен кубовидная.
- Группа 2, с улучшенной лещадностью. Содержание пластинчатых зёрен в пределах 10-15%.
- Группа 3, стандартная лещадность. В щебне содержится 15-25% игольчатых и пластинчатых зёрен.
- Группа 4, повышенная лещадность. Самое большое количество зёрен неправильной формы – 25-35%.
Чем выше группа лещадности, тем лучше щебень подходит для замешивания бетона. Для отсыпок под фундамент берут обычно щебень первой или второй группы.
Чистота сыпучего материала
На качество бетона оказывает влияние чистота щебня – в частности, наличие в нём пылевидных и глинистых частиц и глины в комках. Стандарт ограничивает количество примесей в зависимости от геологического происхождения щебня и марки его дробимости. Для всех изверженных и метаморфических пород марки М600-М800 допускается всего 1% содержания пылевидных частиц. У осадочных пород таких же марок – не более 2%. Содержание глины в комках у щебня марок М400 и выше – максимум 0,25%.
Как выбрать щебень
У щебня немало показателей, по которым и определяется сфера его применения. Рассмотрим, какие характеристики он должен иметь при использовании для устройства фундамента.
Для бетона В22,5 (М300) – на фундамент
Геологическая группа: магматическая, метаморфическая.
Фракция: 15-20 мм.
Марка дробимости: М1000.
Радиоактивность: до 370 Бк/кг.
Морозостойкость: от F300 и выше.
Лещадность: 4 группа.
Для бетона В7,5 (М100) - на подбетонку
Геологическая группа: магматическая, метаморфическая.
Фракция: 15-20 мм.
Марка дробимости: М600.
Радиоактивность: до 370 Бк/кг.
Морозостойкость: F100.
Лещадность: 3 группа.
Для подушки и отмостки
Геологическая группа: любая.
Фракция: 20-40 мм.
Марка дробимости: М600.
Радиоактивность: до 370 Бк/кг.
Морозостойкость: F200.
Лещадность: 1-2 группа.
Заключение
Щебень является очень важным ингредиентом бетона, так как обеспечивает решение сразу нескольких задач. Это равномерное распределение компонентов и предупреждение комкования вяжущего, достижение заданной плотности камня, повышение прочности на сжатие. Добавка плотного крупного наполнителя улучшает свойства базового песко-цементного раствора – например, снижает степень усадки массива в процессе испарения влаги. Всё это позволяет специалистам точно рассчитать характеристики любой конструкции, главное – чтобы свойства щебня были подобраны правильно и способствовали их улучшению.
