Щебень — широко применяемый в строительстве материал, получаемый путём раскалывания и дробления горной породы. Он незаменим в современном строительстве: используется при сооружении дорог, промышленных и частных объектов, производстве железобетонных конструкций, дренажных систем, опор, отсыпок, гидротехнических сооружений и в ряде других сфер.
Для проектирования надёжных и устойчивых конструкций критически важно разбираться в видах щебня, критериях выбора и областях применения материала.
Лещадность щебня
Лещадность — существенный качественный показатель, определяющий сферу использования щебня. Она характеризует наличие на поверхности отдельных камней относительно ровных плоских граней: чем больше таких граней, тем выше лещадность материала.
В зависимости от формы зёрен щебень подразделяют на несколько групп:
Кубовидные зёрна.
Обладают максимальной прочностью среди всех форм и обеспечивают оптимальное уплотнение основания при трамбовке. Наиболее подходят для:
- подсыпки дорожного полотна;
- устройства фундаментной подушки.
Игловидные зёрна.
Отличаются наличием пустот в общей массе материала. Для приготовления бетонного раствора требуется большее количество таких зёрен, при этом прочностные характеристики готовых изделий снижаются. Часто применяются в конструкциях, требующих отвода атмосферных вод.
Прочность щебня
Прочность — ключевой показатель качества щебня. Для его определения проводят испытания: создают насыпь и имитируют эксплуатационные нагрузки, подвергая материал дроблению и раздавливанию. По результатам тестов щебень классифицируют в соответствии с устойчивостью к механическим воздействиям.
Классификация по прочности:
- cверхпрочный (М1600–М1400), применяется при обустройстве фундаментов башен, вышек, опор мостов.
- высокопрочный (М1400–М1200), используется для возведения фундаментов высотных объектов, мостовых опор, башен, укрепления набережных и гидротехнических сооружений.
- прочный (М1200–М800), востребован при строительстве производственных конструкций, несущих стен, фундаментов, колонн, заборов, свай, а также для подсыпки железнодорожных путей.
- средней прочности (М800–М600), подходит для монтажа ненагруженных конструкций и стен, ограниченной с четырёх сторон отсыпки.
- слабой прочности (М600–М300), применяется при установке фильтров и очистных сооружений, монтаже открытого дренажа и ненагруженной отсыпки.
- очень слабой прочности (М200), используется аналогично щебню слабой прочности.
На марку прочности влияет процентное содержание слабой породы в общей массе щебня. Испытания проводятся при давлении 20 МПа.
Допустимое содержание слабой породы:
- М1600 — не более 1%;
- М1400–М1000 — 5% и менее;
- М800–М400 — 10% и менее;
- М300–М200 — 15% и менее.
Материал с содержанием слабой породы 20% и более относят к гравию. Его используют для неответственных работ: монтажа временных сооружений, отсыпки второстепенных дорог. В частном строительстве (за исключением фундаментов) промытый гравий может выступать заменой щебню.
Особенности отдельных видов по прочности:
- гранитный щебень (М1400–М1200) — самый прочный.
- гравийный щебень (М1200–М800) уступает гранитным аналогам по прочности, но отличается более низкой стоимостью и отсутствием радиоактивности.
- известняковый щебень (М800–М400) не используется для фундаментов и ответственных бетонных конструкций. Находит применение в металлургии (как флюс), производстве извести и цемента, дорожном строительстве.
Морозостойкость щебня
Морозостойкость определяется по количеству циклов замораживания оттаивания, которые материал выдерживает без разрушения. Маркировка включает литеру F и цифру, обозначающую число циклов.
Категории по морозостойкости:
- высокоустойчивые (F200, F300, F400), пригодны для эксплуатации в условиях Крайнего Севера. Используются при изготовлении высокопрочных конструкций, ЖБИ, опор мостов, наружной отсыпки, строительстве высотных и морских объектов.
- устойчивые (F150, F100, F50), оптимальны для климатических условий Средней полосы и южных районов.
- неустойчивые (F25, F12), применяются для подсыпки и отведения атмосферных вод, а также при строительных работах внутри обогреваемых помещений.
Морозостойкость оценивают в лабораторных условиях. После застывания бетонной конструкции на зёрна щебня оказывают дополнительное давление — это повышает морозостойкость материала на 30–40%.
Классификация щебня по происхождению
В геологии щебень систематизируют по типу исходных горных пород, выделяя три основные группы:
- магматическую;
- метаморфическую;
- осадочную.
Щебень магматического происхождения
Магматические горные породы (магматиты) образуются в результате магматизма — комплекса геологических процессов, включающих:
- выплавление магмы в глубинных очагах;
- её эволюцию и перемещение в земных недрах;
- взаимодействие с окружающими твёрдыми породами;
- застывание с последующей кристаллизацией.
В ходе магматизма формируются магматические очаги. Под воздействием высокой температуры и химически активной магмы окружающие породы претерпевают изменения. Переход магмы и лавы из жидкого состояния в твёрдое происходит при остывании и сопровождается кристаллизацией — образованием минеральных кристаллов.
Магматиты занимают около 15 % поверхности Земли. Щебень из этих пород отличается наивысшей прочностью и качеством, что определяет его приоритетное применение в строительстве.
По исходному магматическому сырью различают следующие виды щебня:
- гранитный;
- диоритовый;
- габбро;
- базальтовый;
- долеритовый;
- диабазовый;
- пироксенитовый;
- андезитовый;
- сиенитовый;
- горнблендитовый;
- дунитовый;
- туфовый;
- пемзовый.
Гранитный щебень
Гранит — прочная магматическая порода, сформировавшаяся в результате многомиллионного процесса затвердевания и кристаллизации магмы. Длительный период формирования обусловливает выдающиеся эксплуатационные характеристики гранитного щебня.
Отличительной чертой гранита является характерная окраска: неоднородный серый фон с мелкими чёрными (тёмно серыми) и белыми вкраплениями. Это позволяет легко визуально идентифицировать породу.
Ключевые свойства гранитного щебня:
- высокая прочность;
- устойчивость к механическим нагрузкам;
- стойкость к температурным перепадам.
Благодаря этим качествам гранитный щебень получил широкое распространение в строительной отрасли. С геологической точки зрения гранит — одна из наиболее распространённых магматических пород, слагающих фундамент континентов и значительную часть земной коры.
Диоритовый щебень
Диоритовый щебень получают путём дробления магматической породы диорита. По физико механическим свойствам он сопоставим с гранитным щебнем. Внешне диорит также напоминает гранит: характерен пятнистый чёрно белый рисунок с серыми или зелёными минеральными включениями.
Щебень из габбро
Габбро — глубинная магматическая порода, образовавшаяся при высоких давлении и температуре. Её отличительная черта — минимальное содержание кварца, что обуславливает тёмную окраску (от тёмно серого до почти чёрного цвета).
Месторождения габбро встречаются на всех континентах: в Европе, Северной Америке, Австралии, Африке. В России основные залежи расположены в Карелии и на Урале.
Габбро находит применение в двух основных направлениях:
Производство облицовочных материалов. Используется высококачественное габбро тёмных, почти чёрных оттенков, добываемое на значительной глубине. Такое сырьё отличается высокой стоимостью (например, австралийское габбро).
Строительство. Применяется габбро, добываемое открытым способом с поверхностных горизонтов. Эта разновидность имеет серый оттенок и не обладает декоративными свойствами, поэтому сразу дробится на щебень различных фракций для строительных нужд.
Базальтовый щебень
Базальт — магматическая порода вулканического генезиса. Этимология названия восходит к эфиопскому слову со значением «содержащий железо».
Характерная окраска базальта — чёрная либо серая, иногда с зеленоватым оттенком. Структура может быть стекловатой или порфировидной (с минеральными вкраплениями, сформировавшимися при застывании лавы). Цветовая палитра вкраплений определяется минералогическим составом:
оливин придаёт жёлто‑болотный оттенок;
плагиоклаз — белый цвет;
пироксен — чёрный.
Ключевые характеристики базальтового щебня:
высокая прочность (марки М1200–М1600);
гибкость;
термоустойчивость;
исключительная морозостойкость (F400 — 400 циклов заморозки‑оттаивания без потери свойств).
Области применения:
крупный заполнитель в высокопрочном бетоне;
подушка под фундаментами многоэтажных зданий;
основание федеральных трасс;
балластный слой железных дорог;
облицовочный материал.
Месторождения базальта: США, Индия, Гавайские острова, а также Забайкалье, Камчатка и Алтай (Россия).
Долеритовый щебень
Долерит — полнокристаллическая мелкозернистая магматическая вулканическая порода. По минеральному составу и внешнему виду близок к базальту (различение возможно лишь лабораторными методами).
Особенности:
плотная массивная текстура;
кристаллическая структура;
цвет — тёмно серый (с вариациями в зависимости от минеральных примесей).
Распространён в океанской коре, складчатых областях, на траппах и плато.
Применение:
строительный и облицовочный материал;
каменное литьё;
мощение улиц;
изготовление прецизионных измерительных приборов;
архитектурные и ювелирные работы.
Диабазовый щебень
Диабаз — отдельный подвид, близкий по составу к базальту и долериту. Характеризуется высокой твёрдостью и прочностью.
Цветовая гамма:
тёмно серый (почти чёрный);
тёмно зелёный;
зеленовато чёрный.
Месторождения: Кавказ, Карелия, Крым, Сибирь, Украина, Великобритания, США, Скандинавия, Франция, Германия. В Карелии встречается разновидность — габбро диабаз.
Основное применение:
строительство автомобильных и железных дорог;
бетонные работы;
сырьё для износостойкого и кислотоупорного каменного литья.
Пироксенитовый щебень
Пироксенит — глубинная магматическая порода вулканического происхождения. Основной минерал — пироксен (составляет около 4 % континентальной земной коры).
Особенности:
редкая встречаемость залежей (в России — только на Урале);
подверженность серпентинизации (постмагматическому изменению под действием термальных водных растворов), в результате которой образуются серпентиниты.
Андезитовый щебень
Андезит — магматическая вулканическая порода серого, тёмно серого или чёрного цвета. Название связано с горной системой Анд (Южная Америка).
Применение:
строительство;
производство кислотоупорных материалов;
изготовление каменных плит.
Отличие от диорита:
андезит образовался при застывании лавы на поверхности;
диорит сформировался на глубине;
андезит имеет мелкозернистую структуру с большим количеством минеральных включений, диорит — крупнозернистый.
Сиенитовый щебень
Сиенит — магматическая плутоническая порода светло серого или светло розового оттенка.
Месторождения: Урал, Кавказ, Казахстан, Средняя Азия, США, Канада.
Особенности:
низкое содержание кварца (отсутствие блеска);
средние показатели прочности.
Применяется в строительстве сооружений с невысокими требованиями к долговечности и прочности.
Горнблендитовый щебень
Горнблендит — магматическая плутоническая порода, состоящая на 90–100 % из роговой обманки (отсюда название).
Характеристики:
радиационная чистота (содержание радия в 4–7 раз ниже, чем в цементе и плотных заполнителях);
устойчивость к силикатному и железистому распаду;
высокая плотность;
низкое водопоглощение.
Рекомендуется для приготовления низкорадиоактивного бетона (в сочетании с доломитовым песком и лигносульфатом). Однако из‑за редкости и высокой стоимости редко используется в бетонных работах.
Дунитовый щебень
Дунит — магматическая плутоническая порода с высоким содержанием кремнезёма (более 90 % оливина, возможны примеси хромита). Название происходит от новозеландской горы Дун (Dun Mountain).
Месторождения: США (штат Вашингтон), Кипр, Канада, Урал (Уктусские горы).
Цвет: чёрный, тёмно зелёный, светло зелёный.
Основное назначение — создание огнеупорных конструкций.
Туфовый щебень
Туф — лёгкая пористая вулканическая порода, образующаяся из пепла, камней, осколков пемзы и вулканического шлака, выброшенных при извержении.
Виды по способу образования:
вулканический;
известняковый;
кремнистый.
Применение:
отделочный материал;
крупный заполнитель в бетоне (туфобетон с высокими теплоизоляционными свойствами).
Требования к туфовому щебню регламентируются ГОСТ 22263 76.
Пемзовый щебень
Пемза (пумицит) — пористое вулканическое стекло, образовавшееся при вспучивании и быстром застывании газонасыщенной лавы.
Характеристики:
пористость до 80 %;
отличные теплоизоляционные свойства;
огнестойкость;
химическая неактивность.
Используется для производства пемзобетона (лёгкого теплоизоляционного материала). Требования к щебню закреплены в ГОСТ 22263 76.
Щебень из метаморфических пород
Метаморфические (видоизменённые) породы образуются в результате метаморфизма — преобразования горных пород под воздействием температуры, давления и химических растворов.
Основные виды:
мраморный;
серпентинитовый;
кварцитный (кварцитовый);
амфиболитовый;
гнейсовый;
шунгитовый.
Мраморный щебень
Мрамор — метаморфическая порода из кальцита с минеральными примесями, образовавшаяся из известняка.
Характеристики:
невысокая прочность и морозостойкость;
широкое применение в благоустройстве и декоре.
Серпентинитовый щебень
Серпентинит (змеевик) — метаморфическая порода с высокими характеристиками, близкими к магматическим.
Отличительные признаки:
тёмный серый цвет с зелёным оттенком на крупных фракциях;
однородная структура с менее выраженной фактурой, чем у гранита;
вкрапления зелёного цвета (в отличие от белых вкраплений гранита).
Кварцитный (кварцитовый) щебень
Кварцит — прочная метаморфическая порода, сложная для обработки. Состоит из кварца и минеральных примесей.
Цвет: белый, серый, различные оттенки.
Применение:
строительство;
дорожное строительство;
промышленные и производственные сооружения;
декоративные и облицовочные работы (относится к полудрагоценным поделочным камням).
Амфиболитовый щебень
Амфиболит — метаморфическая порода со слоистой текстурой и разнообразной окраской (зависит от химического состава).
Структура: зернистая (размер зерна 1–3 мм).
Состав:
роговая обманка и плагиоклаз (до 50 %);
другие минералы (определяют окраску).
Гнейсовый щебень
Гнейсы — широко распространённые метаморфические породы серого цвета со слоистой структурой, близкие по составу к граниту.
Применение:
дорожное строительство (мощение дорог);
заполнение габионов (крупные фракции).
Шунгитовый щебень
Шунгит — порода, занимающая промежуточное положение между антрацитом и графитом. Образовалась из органических отложений пресноводных водоёмов в результате метаморфизма.
Цвет: серый, чёрный, реже коричневый.
Применение:
металлургия;
производство шунгизита (лёгкого пористого заполнителя бетона) и шунгизитобетона.
Крупнейшее российское месторождение — в Карелии.
Щебень из осадочных пород: характеристика и классификация
Общие особенности осадочных пород
Осадочные горные породы формируют верхний слой земной коры и в наибольшей степени подвержены воздействию экзогенных факторов. На их структуру и свойства влияют:
атмосферные явления (дожди, снегопады);
ветровая эрозия;
температурные колебания;
стихийные бедствия (ураганы, землетрясения).
Под действием этих факторов исходно прочные горные породы постепенно разрушаются, утрачивая часть прочностных характеристик. В результате формируется группа осадочных пород, отличающихся относительно невысокой механической прочностью.
Щебень из осадочных пород
В зависимости от генезиса (механизма и условий образования) осадочные породы подразделяются на несколько подгрупп. Среди щебня осадочного происхождения наиболее распространены следующие разновидности:
известняковый;
гравийный;
доломитовый;
сланцевый;
гипсовый;
терриконовый.
Известняковый щебень
Известняк — осадочная порода преимущественно карбонатного состава (CaCO3). В природе встречается в двух генетических разновидностях:
органической (ракушечник — результат сцементирования раковин и скелетов кораллов);
хемогенной (формируется в ходе химических реакций).
Цветовая гамма известняка варьирует от белого до светло‑серого и коричневато‑рыжего (при наличии глинистых примесей). Для всех разновидностей характерна:
однородная структура;
слабовыраженная фактура;
отсутствие ярких минеральных вкраплений;
матовая поверхность.
Гравийный щебень
Исходное сырьё — осадочные отложения низкой прочности, образовавшиеся в результате естественного разрушения горных пород. По условиям формирования различают гравий:
горный;
озёрный;
морской;
речной;
ледниковый.
Ключевые свойства:
прочность выше, чем у известнякового щебня, но ниже, чем у гранитного;
низкая радиоактивность;
доступная стоимость;
устойчивость к дроблению и истиранию в эксплуатации.
Основные регионы добычи — русла рек Камы, Енисея и Иртыша. Материал особенно востребован в районах, где отсутствуют месторождения магматических и метаморфических пород.
Доломитовый щебень
Сырьё — осадочная карбонатная порода, содержащая до 95 % минерала доломита. По ряду свойств сходен с известняком, но превосходит его по:
прочности;
износостойкости.
При этом доломит отличается хрупкостью и подверженностью царапанию.
Отличительные черты:
ромбовидная форма кристаллов с искривлёнными гранями;
цветовая палитра: прозрачный, белый, желтоватый, серый, зеленоватый, розовый оттенки;
стеклянный блеск или матовая поверхность.
Месторождения:
за рубежом — США, Канада, Швейцария, Украина;
в России — Урал, Кавказ, Карелия, Поволжье.
Сланцевый щебень
Сланец — вулканическая порода, встречающаяся как на поверхности, так и под водой. Её свойства существенно зависят от условий формирования, что обуславливает широкий диапазон прочностных характеристик.
Особенности щебня:
разнообразная окраска (жёлтая, коричневая, серая, чёрная, зелёная);
маслянистый или матовый блеск;
характерная приплюснутая форма зёрен, напоминающая тонкие пластинки.
Регионы добычи:
мировая практика — США, Австрия, Китай, Британские острова;
Россия — Урал, Северный Кавказ, Мордовия, Чувашия.
Области применения:
кровельные работы;
производство железобетонных изделий;
общестроительные работы;
ландшафтный дизайн (дорожки, декоративные элементы).
Гипсовый щебень
Гипс — осадочная порода с низкой механической прочностью, состоящая преимущественно из одноимённого минерала. Термин «щебень» применительно к гипсовому камню используется условно — из‑за формы частиц, а не эксплуатационных свойств.
Особенности:
непригодность для широкого применения в строительстве (в отличие, например, от гранитного щебня);
необходимость дальнейшей переработки (дробление на мелкие фракции или измельчение в порошок).
Сферы использования:
строительство;
промышленное производство;
сельское хозяйство;
химическая, цементная, керамическая, текстильная и бумажная отрасли;
изготовление вяжущих составов на гипсовой основе.
Терриконовый щебень
Материал получают из шахтных отвалов (терриконов), образующихся при угледобыче. Эти отвалы состоят из пустых пород, что и определило название продукта.
Внешние признаки:
сходство с каменным углём;
тёмный цвет.
Эксплуатационные характеристики:
крайне низкая прочность;
высокое содержание пылевидных частиц.
Основное назначение — бюджетное решение для:
отсыпки дорог и площадок;
обратной засыпки ям и траншей.
Наиболее распространён в южных регионах России (в частности, в Ростовской области).
Классификация щебня по фракциям
Фракция — размерный диапазон зёрен щебня, измеряемый в миллиметрах. Обозначается интервалом значений (например, 5–20 мм означает, что минимальный диаметр частиц — 5 мм, максимальный — 20 мм).
Разделение на фракции осуществляется сразу после дробления породы с использованием специальных просеивающих устройств (грохотов).
Основные группы фракций:
Мелкие (мм):
3–5 мм;
3–10 мм;
5–10 мм;
5–15 мм;
5–20 мм;
5–25 мм;
10–15 мм;
10–20 мм;
15–20 мм.
Средние (мм):
20–40 мм;
20–70 мм;
20–80 мм;
25–60 мм.
Крупные (мм):
40–70 мм;
40–80 мм;
40–120 мм;
70–120 мм;
80–120 мм;
70–200 мм.
Еврощебень
Производится согласно ГОСТ 32703‑2014 и предназначен преимущественно для дорожного строительства (строительство, ремонт, реконструкция и содержание автодорог общего пользования).
Стандартные фракции (мм):
4–5,6 мм;
5,6–8 мм;
8–11,2 мм;
11,2–16 мм;
16–22,4 мм;
22,4–31,5 мм;
31,5–45 мм;
45–63 мм;
63–90 мм.
Широкие еврофракции (мм):
4–8 мм;
8–16 мм;
16–31,5 мм;
31,5–63 мм.
Практическое значение фракционного состава
Размер зёрен определяет:
- стоимость материала;
- сферу применения.
Наиболее востребованные фракции:
- 5–20 мм — бетонных работ, расклинцовки дорожной одежды, устройства подушек, создания дорожек и отсыпок (клумбы, парковки);
- 20–40 мм — строительства фундаментов, дорог с высокой нагрузкой, железнодорожных и трамвайных путей, отсыпки мостовых опор и магистралей;
- 40–70 мм — дренажных систем, заполнения ям и канав, создания оснований под фундаменты и дорожное полотно, ландшафтных работ.
- фракция 25–60 мм имеет узкоспециализированное применение — используется исключительно в железнодорожном строительстве для обустройства балластного слоя (согласно СНиП).
Ознакомиться с щебеночной продукцией, выпускаемой нашей компанией, можно на странице сайта АО «ПНК» по ссылке.
#щебень #щебеньэто #чтотакоещебень #щебенькакделают #щебеньпнк #пнк #аопнк #перваянеруднаякомпания