Щебень относится к нерудным строительным материалам. Нерудные материалы - материалы минерального происхождения, применяемые в строительстве в естес-твенном виде, без выделения из них отдельных минералов.

Щебень из горных пород в соответствии с ГОСТом 8267-93 неорганический зернистый сыпучий материал с зернами крупностью свыше 5 мм, получаемый дроблением горных пород, гравия и валунов, попутно добываемых вскрышных и вмещающих пород или некондиционных отходов горных предприятий по переработке руд и неме-таллических ископаемых других отраслей промышленности и последующим рассевом продуктов дробления.

Щебень бывает трех разновидностей: гранитный, известняковый и гравийный.

Гранитный щебень

Гранит (от итальянского Granito – зернистый; на Руси гранит называли «дикий камень») - это твердая горная порода зернистого строения. Марка его прочности = 1200 - 1400.

Граниты - породы, характерные для верхней части континентальной земной коры. Граниты формировались на протяжении всей геологической истории нашей планеты. Самые древние породы гранитного состава датируются 3,8 млрд. лет, самые молодые граниты имеют возраст 1-2 млн. лет.

Гранит - самая распространенная на Земле горная порода. Собственно, гранит - это выброс магмы на поверхность земли, которая остыла и затвердела.

Гранит состоит из хорошо сформированных кристаллов полевого шпата, кварца, слюды и т.д. На цвет гранита влияет состав полевых шпатов и слюды. В зависимости от их составов гранит может быть красным, розовым или серым. На основании этих цветов гранитный щебень может иметь множество оттенков. Гранит используется и как строительный материал, и как декоративный камень.

Месторождения гранитов имеются на Кольском полуострове, в Карелии, на Урале, в Сибири и Средней Азии, на побережье Азовского моря и в юго-западной части Украины, в Крыму и на Кавказе. Самые большие залежи гранита в России находятся на Урале и в Карелии.

Известняковый щебень

Известняк это осадочная горная порода, состоящая преимущественно из кальцита СаСО3. Марка прочности = 400–800.

Особая роль в развитии цивилизации принадлежит карбонатным породам - самым многочисленным в природе осадочным образованиям. Они составляют более 15% объема земной коры. Главное место среди них занимают известняки. Наши предки очень широко использовали их в строительстве, так как известняки дробить и обрабатывать гораздо проще, чем, например, тот же гранит. Не будем далеко ходить, всемирно известные египетские пирамиды построены именно из известкового камня.

Известняк, по-видимому, был самым первым строительным материалом, который использовал человек. Из его плит сооружены не только египетские пирамиды, но и Великая китайская стена. Наша столица – Москва - прозвана белокаменной именно потому, что многие ее здания были возведены именно из известняка. Прочность кладки древних сооружений обеспечивалась идеальной подгонкой камней. Вяжущие материалы, типа цемента, в те времена древние ещё не применялись. Их научились готовить намного позже.

Известняки состоят главным образом из кальцита (СаСО3). Они образовались в морских бассейнах в основном из остатков животного мира (зоогенные породы), а также за счет химических осадков. Известняки залегают обычно пластами. Они бывают белого цвета или в зависимости от примесей (глины, кварца, окиси железа и др.) желтоватого, серого, красноватого, бурого и др.

Известняковый щебень — уникальный строительный материал: он экологически чистый, обладает редкими физико-механическими характеристиками, в частности: высокой ударостойкостью и устойчивостью к температурным перепадам.

Гравийный щебень. Гравий

Марка прочности = 800-1000.

Слово «гравий» происходит от франц. Gravier, что значит - крупный песок. Это рыхлая осадочная горная порода, состоящая из округлых камешков, в отличие от остроугольного гранита. Гравийный щебень производится из осадочных горных пород, добываемых в виде округлых камешков.

Гравийный щебень применяется главным образом в качестве заполнителя для бетонов и в дорожном строительстве. Гравийный щебень является основным заменителем гранита - материалом более дешевым, при достаточно высоких показателях.

Основными свойствами щебня из природных каменных материалов являются:

• прочность;
• морозостойкость;
• лещадность;
• истинная, средняя и насыпная плотности;
• водопоглощение и водонасыщение;
• зерновой состав и форма зерен;
• активность естественных радионуклидов (радиоактивность).

Адгезия щебня:

Одной из специфических характеристик щебня является адгезия. Этот параметр отражает оценку качества сцепления битумных вяжущих с поверхностью щебня. Необходимо отметить, что на качество сцепления влияет цвет щебня. Лучшие показатели по адгезии дает серый и темно серый щебень.

Зерновой состав щебня:

Зерновой состав каждой фракции должен удовлетворять требованиям ГОСТ 8267-93 "Щебень и гравий из плотных горных пород для строительных работ”. Исходя из требований указанного ГОСТа следует, что в фракции щебня, поставляемой на строительство, например 20-40мм, количество зерен размером мельче 20мм 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”, т.е. плоский как 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%.

Необходимо заметить, что "лещадность” это одна из самых важных характеристик качества щебня. Чем меньше лещадность, тем качественнее считается щебень. Использование щебня кубовидной формы дает наиболее плотную утрамбовку.

Наличие в щебне зерен пластинчатой и игловатой форм приводит к увеличению межзерновой пустотности в смеси. Это в свою очередь приводит к увеличению расхода связующего компонента, а это влечет за собой дополнительные материальные затраты. Кроме того, кубовидные зерна обладают большей прочностью, чем зерна пластинчатой и игловатой форм. Следовательно, использование кубовидного щебня в производстве экономически целесообразнее.

Морозостойкость щебня:

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:

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. По ГОСТ 8267-93 щебень марок М1400, М1200, М1000 не должен содержать зерна слабых пород в количестве более 5%, щебень марок М800, М600, М400 более 10%, 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 - это его радиоактивность.

Если продукция должна быть пригодна для всех без исключения видов строительных работ, что должно быть подтверждено соответствующими сертификатами и санитарно-эпидемиологическими заключениями, исследованиями спец. 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 содержание пылевидных и глинистых частиц (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%.

Фракции щебня:

По крупности 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, 40-70мм. К сопутствующим фракциям относятся: 0-2мм, 0-5мм, 0-15мм, 0-20мм, 0-40мм, 0-60мм, 2-5мм.

В отдельных случаях находят применение фракции 70-120мм и 120-150мм.

Наибольшим спросом на рынке пользуется гранитный щебень фракции 5-20мм, реже 5-15мм, применяющийся в производстве асфальта, бетона и железобетонных конструкций. Щебень гранитный фракций 20-40мм, 20-65мм, 25-60мм, 40-70мм 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.

Словарик терминов:

Влагоотдача - Свойство материала терять находящуюся в его порах влагу. Влагоотдача характеризуется количеством воды в процентах (по массе или объему), теряемым стандартным образцом материала в сутки при относительной влажности окружающего воздуха 60% и температуре окружающей среды 20°С.

Водопроницаемость - Способность материала пропускать воду под давлением. Водопроницаемость характеризуется количеством воды, прошедшей в течении 1часа через образец площадью 1м и толщиной 1м при постоянном давлении.

Водопоглощение - Способность материала впитывать и удерживать в своих порах влагу. Водопоглощение определяют по массе или объему и выражают в процентах. Водопоглощение по объему всегда меньше 100%, а по массе может быть более 100% (теплоизоляционные материалы способны поглощать значительно больше воды, чем их масса).

Гигроскопичность - Свойство материалов поглощать влагу из воздуха. Гигроскопичные материалы могут поглощать большое количество воды, при этом увеличивается их масса, снижается прочность, изменяются размеры.