Щебінь гранітний
Щебінь — неорганічний, зернистий, сипучий матеріал з зернами розміром понад 5 мм (за європейськими стандартами — більше 3 мм), отримуваний дробленням гірських порід, гравію та валунів, попутно видобутих вскришних та вмещаючих порід або некондиційних відходів гірничих підприємств з переробки руд (чорних, кольорових та рідкісних металів металургійної промисловості) і неметалічних корисних копалин інших галузей промисловості та подальшим просівом продуктів дроблення.
Одним з найбільш популярних та широко застосовуваних у будівництві матеріалів є щебінь гранітний. Він має мінеральне походження (відповідно, належить до нерудних матеріалів) та застосовується виключно в природному вигляді, без виділення якихось окремих мінералів.
Як добувають щебінь гранітний?
Щебінь отримують з найбільш твердих скельних порід, в першу чергу, звісно ж, це граніт. Саме видобуток граніту здійснюється кар'єрним (і, переважно, відкритим) способом. Перш за все, у граніті бурять отвір визначеної довжини та закладають в нього заряд, після чого скельну породу вибухають. Внаслідок серії вибухів утворюються великі брили, які потім будуть розбиватися на дрібніші. Такий вид робіт називається «вскришним», оскільки використовується буровибуховий спосіб видобутку. Після завершення вибухових та дробильних робіт отримані брили подрібнюються у спеціальних дробильно-сортувальних комплексах.
Наступний етап — отримання щебеню з граніту потрібної фракції. Звісно, чим більше зусиль укупі з часом витрачено на подрібнення, тим дрібніше буде сам щебінь, і тим дорожче він буде коштувати.
Іншим способом отримання щебеню (більш дешевим та простим) є просіювання породи, яке майже завжди відбувається безпосередньо в самому кар'єрі. Однак цей спосіб є швидше допоміжним, оскільки основний вид робіт на таких кар'єрах — це видобуток гранітних плит або особливо великих валунів. А рештки породи просіюють на щебінь, що не завжди відповідає високим стандартам якості.
Основні фізико-механічні характеристики щебеню гранітного
Широке застосування щебеню гранітного зумовлене, передусім, його високою міцністю, слабкою зношуваністю та хорошим опором ударам, а також низкою інших цінних властивостей. Зупинимося на основних з них.
Адгезія.
Цей показник визначається якістю зчеплення бітумних зв'язувальних речовин безпосередньо з поверхнею щебеню. Також слід відзначити таку закономірність — показники адгезії напряму пов'язані з кольором щебеню. Сам щебінь має три основних кольори — рожевий, червоний та сірий, але лише останній (а точніше його темно-сірий відтінок) має найкращі показники.
Морозостійкість
Ця характеристика відображає кількість циклів відтаювання та заморожування і поділяється на 8 марок:
Радіоактивність
Граніт відноситься до порід, які мають природний радіаційний фон, тому до завдання спеціальних лабораторій входить його дослідження з метою дізнатися, чи не перевищує він встановлені норми. Тому щебінь гранітний СПб має мати документи, в яких підтверджено відповідними сертифікатами та всіма необхідними санітарно-епідеміологічними висновками його безпеку.
Відношення щебеню гранітного до води, яке включає в себе чотири показники:
Наявність високих фізико-технічних та декоративних властивостей є причиною того, що щебінь гранітний став найбільш затребуваним серед своєї категорії будівельних матеріалів, завдяки чому він відрізняється досить різноманітним спектром способів застосування.
Найбільш активно щебінь гранітний практично всіх фракцій застосовується в сфері виробництва бетону та різноманітних конструкцій з нього, що мають різне призначення.
Цей вид щебеню поширений у сфері дорожнього будівництва як зносостійкий матеріал, з якого виконуються основи, що мають здатність витримувати без руйнувань і деформацій сильні навантаження. Так, його використовують для мостових, аеропортових та інших покриттів, а також при створенні та подальшому ремонті шляхів, призначених для переміщення залізничного транспорту та трамваїв.
У процесі будівництва будівель дрібні фракції часто застосовуються при облаштуванні основи. Найдрібніші фракції, що називаються відсівом, і бут часто знаходять своє застосування в садово-паркових роботах. Відсівом посипають доріжки та спортивні майданчики, а камені покрупніше використовують для декору.
За крупністю щебінь поділяють на фракції.
Фракція - це максимально допустимий розмір окремо взятого каменю (зерна). Поділяють основні та супутні фракції щебеню. До основних фракцій відносяться: 5-10мм, 5-20мм, 10-20мм, 20-40мм, 20-65мм, 25-60мм, 40-70мм. До супутніх фракцій відносяться: 0-2мм, 0-5мм, 0-15мм, 0-20мм, 0-40мм, 0-60мм, 2-5мм. В окремих випадках знаходять застосування фракції 70-120мм та 120-150мм.
Фракція 0-5 мм (відсів) - від нуля до п’яти міліметрів, частіше іменується як відсів. Найменша фракція щебеню, яку можна отримати при дробленні. Практично щебінь фракції 0х5 - це відхідний матеріал, що отримується при виробництві необхідних фракцій. При дробленні на (відсів) йде до 20% оброблюваної породи. Це природно відображається на його ціні: 0х5 - дешева фракція щебеню.
Незважаючи на це, відсів має досить широкий спектр застосування. Використовується для засипки різних доріжок, дитячих та спортивних майданчиків, а також в декоративних цілях. Для грунтових доріг застосовується як дренаж, використовується в асфальтових покриттях, а також у деяких випадках як замінник піску. При виробництві бетонних конструкцій, не вимагаючих високої міцності, в яких необхідно отримати гладкість.
Фракція 5х20 мм - щебінь з розміром зерен від п’яти до двадцяти міліметрів (мала фракція). Щебінь фракції 5х20 в основному використовується в асфальтобетонних сумішах. Цей розмір зерен дає максимальне зчеплення в суміші, що робить бетон максимально міцним, а також забезпечує гладкість поверхонь бетонних блоків, тим самим зводить до мінімуму підготовку стін, підлог та стель будівель до завершальних етапів обробки: поклейки шпалер, укладання плитки тощо. Щебінь цієї фракції виробляється з граніту марки міцності від 800 до 2200 кг на см2. Ця фракція частіше використовується в усіх будівельних роботах. При дробленні породи обсяг отримання цієї фракції знаходиться в межах 40% від загальної кількості виробленої продукції.
Фракція 20х40 мм - щебінь розміром від двадцяти до сорока міліметрів (фракція середнього розміру). Використовується при будівництві доріг як нижній шар асфальтового покриття. Ця фракція на сьогоднішній день є найбільш споживаною в будівельній індустрії України. Її використовують як для невеликого приватного будівництва, так і для будівництва великих виробничих площ. Щебінь фракції 20х40 виготовляється з матеріалу міцністю не менше 2000 кг на см2. Щебінь цієї фракції використовується як подушка при будівництві швидкісних магістралей, залізниць, виробництві бетону та масивних залізобетонних конструкцій. Використовується при закладці фундаментів та зведенні різних будівельних споруд. Застосовується для засипки стоянок, підстав для фундаментів, при облаштуванні майданчиків для роботи важкої будівельної техніки, як заповнювач у бетонах підвищеної міцності. При виробництві цього продукту виробник отримує до 50% виробленого продукту від загальної кількості переробленої породи.
Фракція 40х70 мм - щебінь розміром від сорока до семидесяти міліметрів (крупна фракція). Основне застосування: виготовлення подушок при будівництві майданчиків та основ доріг, широко використовується при проведенні фундаментних та каркасних робіт. Щебінь цієї фракції виготовляється з гранітів міцністю до 2200 кг на см2. Оскільки ця фракція відноситься до крупних, не всі щебеневі заводи мають можливість її виробляти, у зв’язку з чим ринок України відчуває дефіцит цього продукту. При виробництві щебеню цієї фракції виробник отримує до 60% необхідного продукту від загальної кількості переробленої маси. Також щебінь фракції 40х70 використовується у виробництві бетону, масивних конструкцій з бетону та для робіт з великими об’ємами бетону. Застосовується в дорожньому будівництві, при зведенні будівель та споруд, при будівництві залізничних шляхів, у деяких випадках використовується як фільтруючі елементи.
Фракція 40-200мм (Бут). Бутовий камінь, бут - це будівельний камінь, великі уламки породи з довжиною ребра до 300 мм, які отримуються при вибуханні покладів суцільних порід. Застосовується для створення підпірних стінок, при зведенні фундаментів, огорож, стін. Відходи від заготівлі бутового каменю подрібнюють і використовують як наповнювач для бетонів. Застосовується в декоративних цілях, для оформлення фонтанів, басейнів, водоемів.
Кладка бутових стрічкових фундаментів з булежного каменю проводиться тільки в распор зі стінками траншеї. Камені укладають вручну на розчині без опалубки.
Кладка бутових стрічкових фундаментів ведеться «під залив» в опалубці або в распор зі стінками траншеї: перший ряд великих постелистих бутових каменів товщиною 25—30 см укладається насухо на попередньо утрамбовану грунт з щебінкою, ущільненням шару каменю трамбуванням або кувалдою і заливкою рідким розчином на глині, вапні або цементі, в залежності від ступеня відповідальності та призначення споруди.
Бучення, або влаштування з бута фундаментів проводиться для невеликих будівель або споруд — котеджів, сараїв, підпірних стін, стін підвалів і т. д.
Фундамент бучується прямо в ріві насухо з розщебінюванням кожного ряду бута товщиною 20—25 см, в залежності від розмірів каменів з уламком каменю з лицьової сторони кладки, з заповненням порожнин розчином і перев’язкою швів. Бучення нижнього шару проводиться насухо, вирівнювання нерівностей після кожного шару виконується глиною; верхні 2-3 ряди заливаються вапняним розчином.
Під «важкі» будівлі бучення нижнього ряду складається в укладанні по дну фундаментного рівчака великих каменів бута на вапняному розчині і вирівнюванні з щільною розщебінкою цього ряду, щоб наступні ряди лягали максимально щільно, з’єднання каменів нижнього ряду перекриваються каменем верхнього ряду.
Бучення фундаменту проводиться так, що по довжині з обох сторін встановлюються на густому вапні камені, утворюючи посередині порожнечу, яку заповнюють бутом, щільно розщебінюють і заливають рідким вапном. При сирому ґрунті бучення фундаменту проводиться на цементному розчині.
Під споруди та будівлі, підвладні фільтрації ґрунтових вод, ударам хвиль та значним тискам на фундамент, бучення фундаменту проводиться з відбірної плити або булежника обколотого, по одній скобі для кожного ряду, на цементному розчині, з дотриманням правильного перев’язування швів, як по лицьовій, так і всередині фундаментної стіни. Бучення стін проводиться з обколотої бутової плити або булежника, на вапняному або цементному розчині, розташовуючи камені поперемінно тупим та довгим боком або один ряд тупим, інший довгим, при цьому необхідно стежити, щоб у вертикальному напрямку всі шви нижнього ряду покривалися каменями верхнього ряду, тобто, необхідно дотримання перев’язки швів для попередження утворення тріщин і розколів у майбутньому.
При товщині конструкцій 60—70 см бутова кладка ведеться ярусами висотою 1,0—1,2 м; зменшення товщини висоти ярусу зменшується.
Бутова кладка ведеться зв’язкою каменярів з 2—3 осіб; при товщині кладки менше 80 см робота виконується зв’язкою «двійка», в іншому випадку — «тройка».
Дорожнє будівництво
Щебінь необхідний при прокладанні, утриманні та ремонті дорожнього покриття. Від якісних характеристик використовуваного щебеню залежать експлуатаційні характеристики дороги (рівність, коефіцієнт зчеплення) та її довговічність. Залежно від місця закладки в дорожньому покритті щебінь поділяється на три групи:
Виготовлення бетону
Щебінь використовується як крупна складова для утворення жорсткої структури бетону. Він збільшує модуль трансформації і міцність готового виробу, підвищує його довговічність, зменшує усадку і знижує витрату дорогого цементу. Застосовувана форма зерна має суттєвий вплив на укладуваність бетону. Пустотність щебеню з великою лещадністю вище, ніж у кубовидного. Фактично об’ємно-насипна вага щебеню плоскої та голковатої форми з лещадністю меншою за 15% трохи нижча, ніж у щебеню з зернами кубовидної форми. Якщо щебінь повністю складається з зерен голковатої і плоскої форми, то цей показник нижчий на 9-10%. При використанні щебеню з такою формою зерна, самого матеріалу потрібно значно менше, при цьому міцнісні характеристики бетону не погіршуються.
Для автомобільного бетону дозволяється використання щебеню з лещадністю до 25%, такий же показник при влаштуванні основи дороги, для асфальтобетонів цей показник має складати до 15%. Вимоги до кількісного вмісту певних форм зерен достатньо жорсткі для щебенів вищих категорій, тоді як до щебенів звичайної категорії за цим показником не пред’являються жодні вимоги.
Використання щебеню з високою лещадністю знижує міцність і погіршує морозостійкість бетону, а також збільшується витрата цементу. Тому при бетонуванні дорожнього покриття цей щебінь застосовується в мінімальних кількостях. Дослідження підтверджують, що при використанні щебеню з природних гірських порід з лещадністю 50-100% міцність бетону погіршується, знижується його питома вага, суміш не доуплотнюється. При наявності в щебені більше 50% зерен лещадної форми, суміжні частки погано ковзають одна відносно одної, необхідна більш потужна вібрація, а отже, й більш потужне обладнання при виробництві бетону.
Використання щебеню в залізничному будівництві
Баластний шар необхідний для забезпечення стійкості рейкового полотна в різних площинах під впливом динамічних навантажень. Застосовують фракції 25-60 та 5-25 мм з допуском не більше 5% зерен іншого розміру. Обмеження по лещадності складає 18%, таким чином, використовуються в основному різновиди кубовидного щебеню.
Згідно з наведеним вище описом, можна зробити певні висновки, які будуть корисні для організацій, що використовують щебінь у будівництві.
При будівництві доріг краще використовувати кубовидний щебінь. Довговічність дорожнього покриття збільшиться в 2-2,5 рази, і при цьому кількість споживаного цементу та бітуму буде знижена. Це саме той випадок, коли не варто економити на якості використовуваного щебеню.
При виготовленні бетону з кубовидного щебеню його міцнісні характеристики збільшуються до 10%. Більш того, знижується витрата цементу на 7-12%, і потреба в воді також зменшується на 3-5%.
Дуже важливий підбір обладнання для виробництва щебеню. Необхідну форму не можна отримати в конусних або щокових дробарках. В ударно-центробіжних дробарках знижується показник лещадності до необхідних значень за кілька циклів обробки. В конусно-інерційних дробарках кубовидний щебінь отримують за мінімальну кількість циклів дроблення.
Знайти якісний щебінь у необхідному обсязі для будівельних організацій буває досить складно. Завжди слід мати налагоджений контакт з перевіреним постачальником, здатним в необхідні терміни забезпечити сировиною в потрібному обсязі.
