Если говорить простыми словами, то скальный грунт представляет собой сыпучий строительный материал в виде крупных обломков горных пород. По сути, он похож на щебень, только имеет в своем составе камни большого размера – до 20-50 см в диаметре и даже больше.
На просторах интернета можно также встретить и другие названия этого материала:
- Скала
- Скальник
- Скалистый грунт
- Каменистый грунт
- Скалистая почва
- Каменистая почва
- Скальные обломки
- Скальная порода
- Скальное основание
- Скальный массив
Если же говорить научным языком, то скальными называются грунты, в которых преобладают химические структурные связи, образующие два основных типа структур: кристаллизационные и цементационные. Это целый класс материалов. В этом случае речь идет, по сути, о прочном и монолитном скальном массиве.
Однако скальный грунт как стройматериал – это крупнообломочный дисперсный грунт, состоящий из отдельных минеральных частиц (зерен) разного размера, слабо связанных друг с другом. Такой материал образуется в результате выветривания скальных грунтов и их естественного разрушения, а также в процессе добычи – то есть целенаправленного разрушения горных пород человеком.
Таким образом, «скальный грунт» в научной литературе (в том числе в ГОСТ 25100-2020 «Грунты») и строительный «скальный грунт» – это два разных материала. Однако в нашей статье мы будем говорить о них обоих. Мы постараемся рассмотреть всевозможные классификации скального грунта, имея в виду и его научное определение, и строительное.
Отметим также, что при описании большинства классификаций мы будем опираться на ГОСТ 25100-2020. В этом документе представлено очень подробное деление материала на виды в зависимости от разных, местами даже узкопрофильных и специфических оснований.
Итак, делить скалу на виды можно по:
- Структуре (подкласс)
- Генетическим категория, или происхождению (тип)
- Условиям образования (подтип)
- Вещественному составу (вид)
- Петрографическому или литологическому составу (подвид)
- Способу добычи
- Фракциям
- Прочности
- Плотности скелета (сухого) грунта
- Пористости
- Степени выветрелости
- Размягчаемости
- Истираемости
- Водопроницаемости
- Наличию постобработки
Сегодня мы расскажем о классификациях из второй части списка. Описание классификаций из первой части вы найдете на этой странице.
Виды скальных грунтов по прочности
Прочность – один из основных параметров для строительных материалов, напрямую отвечающий за возможности их применения. Он показывает способность скалы выдерживать давление, удары, сжатие, растяжение, напряжение и прочие механические нагрузки.
Скальные грунты делятся на виды в зависимости от предела прочности на одноосное сжатие в водонасыщенном состоянии. Обозначается этот параметр как «Rc», измеряется в МПа.
По этому показателю скала бывает:
- Очень прочной
- Прочной
- Средней прочности
- Малопрочной
Информацию о том, какой при этом у материалов должен быть предел прочности, мы разместили в таблице ниже.
Очень прочную скалу можно использовать в ответственных инженерных работах, при укреплении грунта под многоэтажными домами и так далее. Малопрочный же материал едва ли подойдет даже для частного домостроения.
Подробно об этом параметре читайте в нашей статье Прочность грунта на сжатие (одноосное сжатие).
Возможно, вам также будет интересно прочитать наши статьи по теме:
Виды скальных грунтов по плотности сухого грунта
Скелет грунта – это все твердые минеральные частицы в составе материала в сухом состоянии. Плотностью же скелета, или сухого грунта называют отношение между весом полностью высушенного грунта при температуре 105°С к его объему в природном, ненарушенном сложении. Влага при этом не учитывается. Зависит показатель от минерального состава грунта, а также числа, количества и качества его пор.
Чем ниже степень выветривания грунта, тем выше плотность скелета скалы.
У плотных магматических скальных массивов плотность скелета практически равна показателю твердой фазы.
Данный параметр обозначается буквами «ρd», измеряется в г/см3 или кг/м3.
Информацию о том, какие бывают разновидности скальных грунтов по плотности скелета (сухого) грунта, мы разместили в следующей таблице.
Подробно об этом параметре читайте на нашей странице Плотность сухого (скелета) грунта.
Виды скальных грунтов по пористости
Пористостью называют объем всех пор и пустот непосредственно внутри скалы. Они могут быть разных размеров, форм и направлений. Образуются поры в горных породах непосредственно в процессе ее формирования (например, во время застывания лавы).
Обозначается параметр буквой «n», измеряется в процентах от общей массы. Вычисляется пористость в лаборатории после исследования плотности материала.
В зависимости от количества пор скальный грунт бывает:
- Непористый (пористость менее 3%)
- Слабопористый (пористость 3-10%)
- Среднепористый (пористость от 10 до 30%)
- Сильнопористый (пористость свыше 30%)
Большое количество пор характерно для осадочных (известняк, доломит, гипс) и выветрелых скальных массивов. Непористыми же считаются магматические (габбро, гранит, базальт и прочие) и некоторые метаморфические скальные грунты (например, амфиболит и серпентинит).
Подробно об этом параметре читайте на нашей странице Коэффициент пористости грунта.
Виды скальных грунтов по степени выветрелости
Как мы уже отмечали выше по тексту, выветриванием называется совокупность физических и химических процессов, которые видоизменяют породы и слагающие их минералы в месте их залегания под действием климата, тектонических сдвигов, деятельности живых организмов, химического воздействия воды и атмосферных газов.
Степень выветривания скалы определяется коэффициентом выветрелости. Он обозначается буквами «Kwr», измеряется в дольных единицах (д.е.). Определяют параметр как отношение объема разрушенного грунта к сплошному массиву. Последний берется за единицу. Поэтому, кстати, коэффициент выветрелости всегда будет меньше единицы.
По этому показателю скала разделяется на:
- Слабовыветрелую (0,9-1)
- Средневыветрелую (0,8-0,9)
- Сильновыветрелую (меньше 0,8)
Сильновыветрелые скальные грунты характерны для верхних слоев скального массива. Ведь именно на них больше всего оказывают влияние дождь, град, снег, мороз, температурные перепады, палящее солнце и прочие неблагоприятные факторы внешней среды. Они разрушают структурные связи в скальных грунтах, нарушая их целостность и прочность.
Виды скальных грунтов по размягчаемости
Размягчаемость – это способность скального грунта снижать прочность при взаимодействии с водой без видимых признаков деформации и разрушения. Если говорить простыми словами, то влага, проникая внутрь материала, ослабляет его структурные связи и снижает поверхностную энергию. При этом, помимо прочности, также снижаются истираемость, устойчивость, морозостойкость и некоторые другие технические характеристики скального грунта.
Данный параметр напрямую зависит от минерального состава скалы, ее структурных связей, плотности, трещиноватости и пористости.
Свойство размягчаемости характеризуется одноименным коэффициентом. Обозначается он «Ksof», измеряется в дольных единицах (д.е.). Определяют характеристику по соотношению предела прочности при одностороннем сжатии у сухого и насыщенного влагой образцов.
По этому параметру скала бывает:
- Неразмягчаемой – с коэффициентом 0,75 и более
- Размягчаемой – с коэффициентом размягчаемости менее 0,75
Плотные скальные грунты с кристаллизационными структурными связями не боятся воды и не размягчаются. Напомним, что они имеют магматическое происхождение. А вот скала с цементационными связями менее устойчива к воздействию влаги. Особенно это касается материалов осадочного происхождения. У таких грунтов высокая пористость и низкая плотность. Также в их составе часто содержатся водорастворимые соли и минералы. В результате скала с высокой способностью к размягчению легче деформируется, поэтому ее нельзя использовать, например, для укрепления грунтов и формирования дорожного полотна.
Виды скальных грунтов по истираемости
Данный параметр определяется для больших обломков крупнообломочных грунтов.
Под истираемостью понимают способность материала изменяться под действием истирающих нагрузок, уменьшаясь в объеме и массе. Зависит параметр от твердости скального массива – чем он тверже, тем меньше показатель. Обозначается показатель буквой «Kfr», измеряется в дольных единицах (д.е.).
По ГОСТ, скальные грунты бывают следующих разновидностей в зависимости от истираемости:
- Очень прочные – с истираемостью менее 0,05
- Прочные – с истираемостью 0,05-0,20
- Средней прочности – с истираемостью 0,20-0,30
- Малопрочные – с истираемостью 0,30-0,40
- Пониженной прочности – с истираемостью больше 0,40
Этот показатель в первую очередь важен для материалов, используемых в дорожном строительстве.
Виды скальных грунтов по водопроницаемости
Под водопроницаемостью понимают способность скального грунта свободно пропускать сквозь себя влагу и не задерживать ее. При этом вода проходит через трещины, поры и прочие пустоты в материале под действием гравитационных сил, напора или капиллярного поднятия.
Характеризуется водопроницаемость коэффициентом фильтрации. Он обозначается буквой «k», измеряется в метрах в сутки (м/сут). Зависит параметр от размера, количества и диаметра сообщающихся между собой пор, пустот и трещин, извилистости каналов фильтрации, а также минерального состава скалы.
Информацию о разновидностях скальных грунтов в зависимости от их водопроницаемости мы разместили в таблице ниже.
Подробно об этом параметре читайте в нашей статье Коэффициент фильтрации и водопроницаемость грунта.
Виды скальных грунтов по наличию постобработки
Последняя классификация, которую мы рассмотрим в рамках этой статьи, – это деление скалы на виды в зависимости от наличия или отсутствия постобработки. Чаще всего она проводится непосредственно перед продажей скального грунта покупателю.
Согласно этой классификации, скальный грунт бывает:
- Без постобработки
- С дополнительной обработкой
Материал без постобработки обычно реализуют сразу же после добычи. Его никак и ничем дополнительно не обрабатывают, он также не сертифицируется. Поэтому в такой скале могут попадаться мусор, нефракционные (например, слишком крупные) камни, пыль, а также частицы других пород. Однако и стоимость такого материала невысокая.
Что касается наличия постобработки, то скальный грунт обычно подвергается следующим манипуляциям:
- Сортировке
Под сортировкой – или грохочением – в данном случае понимают не только деление материала по фракциям, но и его просеивание от слишком крупных камней, «чемоданов» и глыб. Для этого используют специальные сортировочные сита (грохоты). - Очистке
Этот способ обработки также иногда называют просеиванием. Его проводят в случае сильной загрязненности скального грунта пылью, органикой, торфом, грязью и мусором. В процессе обработки из скалы удаляются посторонние включения, в связи с чем повышается его качество. - Дроблению
Дроблению могут подвергаться, например, слишком крупные камни скального грунта. Ведь с ними неудобно работать, их также может быть сложно транспортировать.
Кроме того, непосредственно скальный грунт могут дробить, скажем, на щебень, каменную крошку и отсев. Это тоже своеобразный способ постобработки и дробления материала.
Что касается таких способов постобработки нерудных стройматериалов как промывка, обогащение и окрашивание, то они к скале не применяются.
Подведем итог.
Скальным грунтом – скалой, скальником – называется сыпучий крупнообломочный стройматериал. Его получают путем дробления горных пород. При этом используются взрывной и разборный методы добычи. Также скальным грунтом называют материалы, в которых преобладают кристаллизационные и цементационные структурные связи.
Классифицировать скалу можно по таким параметрам как структура, генезис, условия образования, вещественный и петрографический составы, способ добычи, размер зерен, наличие постобработки, а также по таким характеристикам как прочность, плотность, пористость, степень выветрелости, размягчаемость, истираемость и водопроницаемость. От всех этих оснований напрямую зависит не только внешний вид скального грунта и его свойства, но и возможности его использования.
Полную версию данной статьи вы найдете на этой странице.
Также мы рекомендуем ознакомиться с другими полезными статьями на нашем сайте.