При изготовлении бетона используются различные компоненты, оказывающие влияние на его будущие технические и эксплуатационные параметры. К таким компонентам, помимо песка, воды и цемента, относятся добавки – заполнители, повышающие качество будущего бетона.
Одним из более надежных заполнителей принято считать щебень – сыпучий материал неорганического происхождения, имеющий неправильную форму и размер (фракцию), получающийся вследствие дробления (измельчения) крупных кусков различных горных пород. Для того чтобы определиться, какой щебень используют для бетона, необходимо подробно рассмотреть его основные функции.
Функции заполнителя
Являясь крупным заполнителем, щебень дает ряд преимуществ для будущего бетона:
- отличное сцепление с цементно-песчаным раствором;
- сильный каркас, который будет принимать все нагрузки раствора;
- повышенная прочность и упругость раствора;
- меньшая вероятность усадки;
- увеличение показателей морозостойкости;
- снижение риска деформации под нагрузкой.
Для того чтобы будущий бетон обладал высокой прочностью, надежностью и отвечал требованиям долгосрочности, необходимо правильно подходить к вопросу: какой щебень используют для бетона.
При выборе заполнителя обязательно стоит учитывать некоторые вещи. Это классификация щебня: виды и фракции.
Рассмотрим основные виды, применяемые в качестве заполнителя.
Виды щебня
В зависимости от того, какой используется способ добычи материала, выделяют несколько разновидностей данного заполнителя. Рассмотрим их подробнее.
1. Гранитный
Гранитный наполнитель, считающийся самым прочным, является нерудным материалом, который извлекается из пород твердого происхождения (природного гранита).
Сфера применения:
- строительство дорог и укладка насыпи на железнодорожных путях;
- укладка дорожных площадок и тротуаров;
- возведение железобетонных конструкций;
- изготовление высокопрочного бетона;
- возведение стен, плит перекрытий и колонн, испытывающих большую нагрузку;
- закладка фундамента.
В связи с тем, что данный вид считается самым прочным, то и бетон на гранитном щебне будет самым надежным.
2. Гравийный
Данный вид щебня получают при помощи дробления в скалах природного происхождения и дальнейшего просеивания пород в карьере.
В свою очередь гравийный щебень подразделяется на подвиды:
- округлый (под воздействием морской или речной воды);
- колотый или дробленый.
Основной сферой применения являются:
- заполнение железобетонных конструкций;
- ландшафтный дизайн;
- создание пешеходных дорожек, а также площадок;
- выравнивание поверхностей и насыпей.
Бетон на гравийном щебне характеризуется меньшей прочностью в сравнении с гранитным, а следовательно, сумма затрат будет меньше.
3. Известняковый
Известняковый щебень получается в результате переработки осадочных пород горного происхождения и известняка. Является наиболее доступным и дешевым видом заполнителя.
Сфера применения:
- уплотнитель оснований при строительстве дорог (с небольшой нагрузкой);
- производство железобетонных изделий;
- стекольное и полиграфическое производство;
- крупный заполнитель для бетона.
В зависимости от прочности, известняковый щебень можно подразделить на следующие группы:
- М300-600 – основной материал при производстве – известняк;
- М600-800 – смесь известняка с доломитом;
- М200 – ограниченное применение ввиду высокой стоимости.
По причине небольшого уровня морозостойкости (50-100 циклов), известковый щебень не может быть применен при капитальном строительстве в высоких широтах.
4. Шлаковый
Шлаковый щебень получают при помощи измельчения и обработки шлаков, образующихся в процессе производства металлургии.
Основная сфера применения – создание асфальтобетона и укрепление оснований под дороги.
5. Вторичный
Вторичный щебень – это продукт переработки строительного мусора: бетона, асфальта или кирпича.
Несмотря на то что по уровню морозостойкости и прочности данный материал уступает своим натуральным разновидностям, он часто используется в качестве крупного наполнителя бетона.
Стоимость вторичного щебня может быть в два раза ниже, чем, к примеру, у гранитного.
Сфера применения:
- благоустройство территории;
- укрепление слабых грунтов.
Для того чтобы понять, какой щебень для бетона лучше выбрать, недостаточно определиться только с видом заполнителя, необходимо знать его типы фракций и область применения в каждом случая.
Фракции щебня
Чтобы определиться, щебень какой фракции нужен для бетона, необходимо понимать, в чем между ними разница.
Под фракцией понимают допустимую максимальную величину каждого камня (зерна).
Чем выше номер фракции, тем больше камни, входящие в его состав.
В зависимости от сферы применения выбирают щебень с определенной фракцией.
1. Мелкая фракция – 5-20 мм
Одна из самых востребованных.
Сфера применения:
- производство бетона под возведение фундаментов;
- создание верхнего слоя покрытия дорог;
- строительство мостовых конструкций;
- посыпка для спортивных площадок.
2. Средняя фракция – 20-40 мм
Сферы применения:
- Основание дорог.
- Основание фундамента.
- Отсыпка стоянок.
3. Крупная фракция – 40-70 мм
Сфера применения:
- производство бетона в строительстве крупных сооружений;
- сооружение ж/д путей;
- элемент “подушки” для возведения фундамента.
Чтобы обеспечить заданную марку бетона, не разрешается использование щебня с одинаковым размером фракции, так как это может привести к неравномерному заполнению конструкции и большому количеству пустот, что будет снижать прочность на сжатие, растяжение и кручение.
Основные характеристики
Для того чтобы выбрать подходящий щебень, необходимо четко понимать его основные характеристики. К ним относятся нижеперечисленные.
1. Прочность
Сюда относится определение прочности на сжатие, степень дробимости щебня в рамках раздавливания и степень износа. Кроме того, определяется количество слабых пород, предельное содержание которых от 5 % до 15 %.
Исходя из проведенных испытаний щебень приравнивают к определенной марке:
- высокопрочный – М1600-1200;
- прочный – М1200-800;
- средней прочности – М800-600;
- слабой прочности – М600-300;
- очень слабой прочности – М300 и ниже.
В случае использования под фундамент используется щебень маркой М1200, способный выдержать большие нагрузки. При определении марки щебня необходимо руководствоваться правилом: под бетон марки М300 марка щебня должна быть не меньше М450, а под бетон марки выше М300 – марка щебня не ниже М600.
2. Морозостойкость
Позволяет понять, в каких температурных рамках разрешено использовать различные виды щебня.
Обозначается морозостойкость как F, а следующее за ней число указывает циклы замораживания и оттаивания (измерение происходит во время лабораторных испытаний, при которых определяется, сколько именно циклов каменные зерна могут без утраты эксплуатационных свойств выдержать).
В рамках морозостойкости различают марки щебня от F15 до F400. Чем выше цифра, тем качественнее материал.
В случае с применением под фундамент зданий, лучше использовать щебень маркировкой F250-F300 (гранитный или гравийный щебень).
3. Лещадность
Данная характеристика определяет соотношение (процентное) зерен вытянутой или пластинчатой формы во всей массе камней, которые отличаются высокой прочностью.
Пластинчатые частицы характеризуются превышением длины относительно толщины в три раза, а игольчатые – превышением длины в три и более раза относительно ширины. В любом случае, в щебне доля зерен пластинчатой и игольчатой формы нормируется. В связи с чем, лещадность щебня подразделена на следующие группы:
- Кубовидная. Основная часть камней схожа с формой куба, зерна вытянутой или плоской формы составляют от 10 % до 15 % . Такой состав получают благодаря дроблению гранитных пород.
- Улучшенная. Содержит от 15 % до 25 % элементов некондиционных. Данный вид щебня получают путем дробления крупных фракций щебня.
- Обычная.Содержит от 25 % до 35 % зерен неправильной конфигурации в общем объеме камней. Встречается при производстве щебня из известняковых пород.
- До 50 % содержания камней неправильной формы. Считается низкосортным материалом, который по большей мере не может обеспечивать крепкое сцепление фундамента и его монолитность.Чем больше количество зерен пластинчатой и игольчатой формы (выше процент содержания камней неправильной формы), тем больше будущая пустотность раствора, а следовательно, выше расход цемента при производстве бетона.
Если встает вопрос, какой щебень используют для бетона высокого качества, то можно сказать, что идеальным для бетона является кубовидный щебень, так как дает минимальное количество пустот, тем самым, повышая качество состава и уменьшая расходы на будущий бетон.
Кубовидная и улучшенная группа считаются обладателями лучших характеристик и используются для приготовления бетона под фундамент.
При выборе щебня нельзя игнорировать норму его лещадности, так как выбор низкопробного варианта может стать причиной расслаивания бетона и потери его прочности.
4. Содержание вредных компонентов и радиоактивность
Акцент ставится на важности отсутствия примесей в структуре щебня, которые быстро разрушаются под воздействием окружающей среды и щелочей цемента.
В марках щебня высшей категории запрещено использование таких засоряющих веществ, как: стекло, глина, пластмасса, битый кирпич и металл.
В щебне низших категорий – примеси могут составлять не более 7 % от всей массы наполнителя.
Также щебень обязательно проверяют на радиоактивный естественный фон.
Подведение итогов и рекомендации
Чтобы получить на выходе качественный и долговечный раствор, необходимо руководствоваться некоторыми правилами, благодаря которым можно будет лучше понимать, какой щебень используют для бетона.
- Увеличивая плотность бетона путем введения заполнителя мелкой фракции, можно повысить расход цемента и, как следствие, получить удорожание строительства.
- Для приготовления равномерного, качественного бетона необходимо следить за чистотой наполнителя (без грунта, пыли, грязи).
- Для лучшей прочности бетона при схватывании целесообразно использовать крупные фракции совместно с мелкими, которые смогут заполнить собой пустоты. В таком случае будет достигнута необходимая прочность и долговечность, а также не будет проблем с усадкой.
- Для того чтобы рассчитать, сколько нужно щебня на куб бетона, необходимо знать технологии по изготовлению раствора: смесь для бетона замешивается в пропорции 1:3:5. Иными словами, на 1 часть цемента берут 3 части песка и 5 – щебня. К примеру, на 1 ведро цемента приходится 3 ведра песка и 5 – щебня. С другой стороны, требуемый расход можно посчитать по формуле: Требуемая масса щебня = объем*насыпная плотность. Последнюю берут из паспорта качества или соответствующего сертификата по сыпучим материалам.
- Весь щебень должен быть полностью покрыт бетоном.
- Заполнитель должен быть на 2-3 марки выше, чем планируемая марка раствора, что связано с продолжительным набором прочности и плотности бетона (полгода, год и больше).
