Щебень – ценный строительный материал, продукт переработки магматических и осадочных горных пород. Он представляет собой сыпучую массу обломков камня с поперечником от 5 до 300 мм, получаемую в результате механического дробления и рассева сырья, добываемого открытым способом в карьерах – местах его выхода на поверхность земли. Технология производства предполагает сортировку дробленого материала по размеру зерен (на фракции) с выделением камня с поперечником 0-5, 5-20, 20-40, 40-70, 70-120 миллиметров. Более крупный щебень также востребован в некоторых строительных технологиях. Кроме фракции, на практическое применение материала большое влияние оказывает прочность камня, этот параметр зависит от вида материнской горной породы (вулканической, осадочной). Это гранит, мрамор, амфиболит, габро, известняк, гравий. Помимо изверженных горных пород, при изготовлении щебня используется сырье и иного происхождения (вторичное) – доменный шлак, отходы строительного производства (обломки бетона, бывший в употреблении или бракованный кирпич). Наибольшую востребованность в строительстве имеет гранитный, гравийный, известняковый и вторичный щебень. Технические характеристики материала нормируются, их определяет ряд государственных стандартов – ГОСТ 22263-76, ГОСТ 8267-93 (пористые и плотные горные породы), ГОСТ 5578-19 (доменный шлак), ГОСТ 32495-2013 (битый бетон, кирпич).
Технические характеристики и пути использования щебня из гранита и других пород
Качество щебня оценивается по многим параметрам, это – прочность, морозостойкость, декоративность, водостойкость и ряд других характеристик, подлежащих учету при выборе материала для использования в тех или иных целях. В этом плане у гранитного щебня конкурентов нет. Гранит – это достаточно распространенная в природе магматическая горная порода, в России известно более 50-ти его месторождений, имеющих промышленное значение. Это один из самых прочных нерудных материалов, он имеет красивую зернистую структуру с множеством оттенков серого и красного цвета. В состав гранита входят кварц, слюда и полевой шпат, именно их комбинация обеспечивают щебню комплекс уникальных технических характеристик, регламентируемых ГОСТом 8267-93. Качество гранитного щебня определяется лабораторными испытаниями образцов, по их результатам принимается решение о сферах применения материала – изготовление товарного бетона, железобетонных изделий, асфальтобетонной смеси, тротуарной плитки, благоустройство территорий и многое другое.
Основные технические характеристики гранитного щебня в сравнении со аналогичным материалом из гравия, известняка, дробленого бетона и кирпича:
Прочность. Этот параметр гранитного щебня выражается маркой по дробимости (М), зависит от размера зерен и достигает 1400 – 1600 кг/м3. Прочностные характеристики материала допускают возможность его использования в составе самых сложных и ответственных строительных конструкций. Прочность гравийного щебня сопоставима с гранитным, известнякового – 800 – 1200 кг/м3, вторичного – максимум 600 кг/м3, они находят свое применение в менее значимых технологиях.
Истираемость. Щебень из гранита часто используется в составе бетона и асфальтобетонной смеси, используемых для устройства дорожных покрытий, и истираемость показатель прямо влияет на срок их службы. Марка щебня по истираемости (И) определяется сравнением веса образца в естественном состоянии и после приложения истирающих нагрузок в специальном барабане. Для гранита потеря веса за определенный стандартом промежуток времени составляет не более 25%, это И1. Как и прочность, истираемость гравийного щебня сопоставима с гранитным, у известнякового этот показатель несколько хуже (И2-И3), у вторичного самая низкая марка по истираемости (И4).
Морозостойкость. Этот показатель характеризует способность щебня противостоять колебаниям внешнего температурного фона с периодическим переходом с плюса на минус, и обратно. Марка гранитного щебня по морозостойкости (F) самая высокая по сравнению с другими материалами, он способен выдержать до начала разрушения 400 циклов замораживания-оттаивания. Морозостойкость гравийного и вторичного щебня немного ниже – F200-F300, известнякового – F150, это говорит о том, что изделия из гранитного щебня в условиях российского климата прослужат дольше.
Лещадность. В каждой фракции щебень представлен смесью камней угловатой формы, в его массе могут быть тонкие (пластинчатые) и игловидные зерна. Они называются лещадными. Количество таких зерен нормируется из-за их негативного влияния на качество конструкций и материалов, например дренажного слоя или бетона. При дроблении гранита получается минимальный объем зерен пластинчатой и игловидной формы, по ГОСТ 8267-93 его лещадность соответствует I группе и в каждой партии материала составляет не более 10% от общей массы. По этому показателю он немного превосходит гравийный и намного известняковый с вторичным, их лещадность может достигать 25% – 35%
Водопоглощение. Этот показатель влияет на прочность и морозостойкость камня. Несмотря на высокую плотность, щебень из магматических горных пород способен поглощать воду, допустимая стандартом величина – 0,8%, у материала из гранита этот параметр находится в пределах 0,2 – 0,34%, из гравия – до 0,75%, из известняка до 2,5 %, вторичный щебень – в пределах 1%.
Содержание пылевидных и глинистых частиц. Наличие в массе щебня мелких (с диаметром до 0,05 мм) естественных инородных минеральных примесей снижает качество материала и не должно превышать 3 %. У гранитного щебня даже без очистки их менее 1%, засоренность материала других видов проверяется лабораторными исследованиями (при необходимости).
Адгезия. Этот показатель характеризует способность поверхности щебня контактировать с вяжущими веществами, цементным молочком в бетоне или битумом в асфальтобетонной смеси. Чистая (без пыли), зернистая (шероховатая) структура гранита обеспечивает максимально возможную степень сцепления камня со всеми техническими жидкостями. Гравийный щебень так же, как и гранитный, характеризуется хорошей адгезией. Пылеватая поверхность известнякового и вторичного щебня отталкивает жидкость, эти материалы недопустимо использовать в некоторых строительных технологиях, например, для приготовления бетона.
Радиоактивность. Гранит – горная порода с высокими показателями естественной радиоактивности. ГОСТ 8267-93 устанавливает допустимые пределы, определяющие возможные пути использования гранитного щебня. Конструктивные элементы жилых зданий и сооружений – максимум до 370 Бк/кг, строительство дорог и производственных помещений в населенных пунктах – до 740 Бк/кг, автомагистрали вне городской черты – до 1500 Бк/кг. Естественная радиоактивность гравийного щебня не превышает 370 Бк/кг, известнякового и вторичного – 150 Бк/кг, это свидетельствует об их полной экологической безопасности.
По всем техническим характеристикам щебень из гранита намного превосходит сопоставимые по фракциям аналоги, изготовленные из других пород. Это обеспечивает материалу широту сфер применения, единственным ограничением может быть радиоактивность, ее величина должна находиться в допустимых пределах и указываться в документах, сопровождающих каждую партию камня. При необходимости или сомнениях, ее можно проверить с помощью специальных измерительных приборов. Помимо радиоактивности, особенностью гранитного щебня является относительно высокая цена за куб или тонну. Это результат большой прочности и плотности гранита, требующих значительных трудозатрат на добычу и предпродажную подготовку материала (дробление). Но качество гранитного щебня вполне оправдывает высокую цену, кроме того, в отдельных случаях имеется возможность использовать более дешевые аналоги, без переплаты за излишнюю функциональность материала.
