Что такое щебень?

Щебень - строительный материал, без которого не было бы возможным возведение современных небоскребов и уютных коттеджей, прочных и парящих над бездною мостов, скоростных дорог и других великолепных сооружений, которые делают нашу жизнь красивей и безопасней.

Щебень является одним из старейших строительных материалов, представляет собой продукт разрушения крепких горных пород и в естественных условиях собирается у подножий крутых склонов и обрывов. В строительстве применяется как каменный материал, полученный из изверженных горных пород, образованных при остывании расплавленной магмы.

В результате воздействия на горные породы перепадов тепла и холода, солнца и ветра, воды и атмосферных газов происходило их разрушение и образование осадков обломочных рыхлых пород, к которым и относят природный щебень.

Помимо природного щебня применяется также щебень, получаемый путем механического разрушения твердых горных пород и искусственных каменных материалов, получаемых в ходе вскрытия карьеров по добыче полезных ископаемых или отходов предприятий металлургической промышленности.

Добыча щебня

Основная разработка месторождения каменного сырья ведется карьерным способом. Для этого вначале удаляется поверхностный растительный слой и верхняя зона выветренного камня. Затем в массиве бурятся скважины, в которые закладываются заряды и производится взрыв. В результате взрыва получают рваный камень различного размера. Карьерными экскаваторами камень загружается в крупнотоннажные самосвалы и вывозится на дробильно-сортировочный завод.

На дробильно-сортировочном заводе камень поступает на технологическую линию, состоящую из дробилок для разрушения на мелкие куски неправильной формы, грохотов для сортировки по размеру фракций, конвейеров для перемещения сырья между агрегатами, резервуаров накопителей и дозаторов, транспортеров. По окончанию процесса щебень готов к использованию и направляется к потребителю.

Виды щебня по происхождению

В зависимости от горной породы различают несколько видов щебня:

Применение

1. Дорожное строительство.

Щебень необходим при прокладке, содержании и ремонте дорожного полотна. От качественных характеристик используемого щебня зависят эксплуатационные характеристики дороги (ровность, коэффициент сцепления, эластичность) и ее долговечность. В зависимости от места закладки в дорожном полотне щебень подразделяется на три группы:

  • используемый для изготовления самой дорожной одежды. Подходит любой щебень с фракциями от 0 до 70 мм, чаще всего применяют осадочные скальные виды и производимые из рыхлых горных пород.

  • используемый для нижнего слоя покрытия. Подходят размеры фракций 5-20 и 20-40 мм, чаще всего применяют метаморфические виды и производимые из изверженных горных пород.

  • используемый для верхнего слоя дорожной одежды. Подходит для обработки поверхности асфальтобетонной смеси, применяют фракции 5-20 мм, изверженные или метаморфические горные породы, с лещадностью до 10%. Данный щебень еще называют кубовидным.

2. Изготовление бетона.

Щебень используется в качестве крупной составляющей для образования жесткой структуры бетона. Он увеличивает модуль трансформации и прочность готового изделия, повышает его долгостойкость, уменьшает усадку и снижает расход дорогостоящего цемента. Применяемая форма зерна оказывает существенное влияние на укладываемость бетона. Пустотность щебня с большой лещадностью выше, чем у кубовидного. Фактически объемно-насыпной вес щебня плоской и игловатой формы с лещадностью менее 15% немного ниже, чем у щебня с зернами кубовидной формы. Если щебень полностью состоит из зерен игловатой и плоской формы, то этот показатель ниже на 9-10%. При использовании щебня с данной формой зерна, самого материала требуется значительно меньше, при этом прочностные характеристики бетона не ухудшаются.

Для автодорожного бетона допускается использование щебня с лещадностью до 25%, такой же показатель при устройстве основания дороги, для асфальтобетонов этот показатель должен составлять до 15%. Требования по количественному содержанию определенных форм зерна достаточно жесткие для щебней высших категорий, в то время как к щебням обычной категории по данному показателю не предъявляется каких-либо требований.

Использование щебня с высокой лещадностью снижает прочность и ухудшает морозостойкость бетона, а также увеличивается расход цемента. Поэтому при бетонировании дорожного полотна данный щебень применяется в минимальных количествах. Исследования подтверждают, что при использовании щебня из естественных горных пород с лещадностью 50-100% прочность бетона ухудшается, снижается его удельный вес, смесь не доуплотняется. При наличии в щебне более 50% зерен лещадной формы, смежные частицы плохо скользят друг по отношению к другу, необходима более мощная вибрация, а, следовательно, и более мощное оборудование при производстве бетона.

3. Использование в железнодорожном строительстве.

Балластный слой необходим для обеспечения устойчивости рельсового полотна в различных плоскостях под влияние динамических нагрузок. Применяют фракции 25-60 и 5-25 мм с допуском не более 5% зерен другого размера. Ограничение по лещадности составляет 18%, таким образом, используются в основном разновидности кубовидного щебня.

4. Производство ЖБИ

В состав бетона входят вода, цемент и песок или щебень. Вода и цемент — это активные компоненты бетона. Они взаимодействуют друг с другом, образуя цементный камень и скрепляя зёрна заполнителей в клейкую смесь. Цемент химически не взаимодействует со щебнем и песком, поэтому заполнители являются инертными материалами. Величина зерён заполнителя, начиная со щебня горных пород или известняка и заканчивая мелким речным песком, значительно меняет свойства и структуру бетона.

5. Использование в благоустройстве и архитектуре.

Архитектура: Природные (натуральные) каменные материалы используют либо в естественном, необработанном виде (булыжник, гравий, песок), либо после механической обработки (щебень, плиты, пиленые камни). Из разнообразных горных пород получают минеральные вяжущие (гипс, известь, цемент) и искусственные каменные материалы (кирпич, стекло, бетон и изделия из него).

Благоустройство: на рынке декоративных материалов окрашенный щебень относительно новый продукт, некоторое время назад купить щебень гранитный для облагораживания территории было непростой задачей. Сегодня продажа щебня осуществляется различными отечественными и западными компаниями. В Европе цветной щебень используется для украшения экстерьера уже более 30 лет. Наши ландшафтные дизайнеры применяют декоративный щебень для создания клумб, дорожек, палисадников только в последнее десятилетие. Существует множество вариантов использования окрашенного щебня:

  • декорирование пешеходных дорожек;
  • оформление уличных клумб;
  • облагораживание домашних цветников и палисадников;
  • благоустройство территории возле памятников, ритуальных сооружений;
  • подсыпка щебня округ стен загородных домов;
  • создание оригинального дна декоративных прудов и ручейков;
  • надписи на клумбах (особенно актуально для благоустройства промышленных объектов).

Вывод:

Исходя из приведенного выше описания, можно сделать определенные выводы, которые будут полезны для организаций, использующих щебень в строительстве.

При постройке дорог лучше использовать кубовидный щебень. Долговечность дорожного покрытия возрастет в 2-2,5 раза, и при этом количество расходуемого цемента и битума будет снижено. Это именно тот случай, когда не стоит экономить на качестве используемого щебня.

При изготовлении бетона из кубовидного щебня его прочностные характеристики увеличиваются до 10%. Более того, снижается расход цемента на 7-12%, и потребность в воде также снижается на 3-5%.

Очень важен подбор оборудования для производства щебня. Нужную форму нельзя получить в конусных или щековых дробилках. В ударно-центробежных дробилках снижается показатель лещадности до требуемых значений за несколько циклов обработки. В конусно-инерционных дробилках кубовидный щебень получают за минимальной количество циклов дробления.

Найти качественный щебень в требуемом объеме для строительных организаций бывает достаточно сложно. Всегда следует иметь налаженный контакт с проверенным поставщиком, способным в требуемые сроки обеспечить сырьем в нужном объеме.