Инертные материалы в строительстве¶

Инертные материалы — обобщающее название группы сыпучих минеральных материалов естественного или искусственного происхождения, которые применяются в строительстве, дорожном хозяйстве и благоустройстве. Термин «инертные» отражает их ключевое свойство: такие материалы химически пассивны, не вступают в реакцию с вяжущими веществами (цементом, битумом, известью) и не изменяют своих физико-механических свойств при смешивании с ними. К инертным относят щебень, гравий, песок, отсев, песчано-гравийные смеси и ряд других подобных заполнителей. В строительной практике их также называют заполнителями или нерудными строительными материалами.

¶Общая характеристика

Инертные материалы составляют основную часть объёма бетона, асфальтобетона и многих других композиционных смесей. В бетоне их доля достигает 70–85 % по массе. Они образуют жёсткий каркас, воспринимают нагрузки и уменьшают усадку вяжущего, одновременно снижая стоимость готовой продукции, поскольку обходятся дешевле цемента и битума.

Основные свойства, по которым оценивают инертные материалы:

• Зерновой (гранулометрический) состав — распределение частиц по размерам, определяющее плотность упаковки и прочность смеси.
• Прочность — способность зёрен сопротивляться разрушению при сжатии и истирании.
• Морозостойкость — число циклов замораживания и оттаивания, которое материал выдерживает без потери свойств.
• Содержание примесей — глинистых, пылевидных, органических частиц, которые снижают качество.
• Лещадность — доля зёрен пластинчатой и игловатой формы, ухудшающих сцепление.
• Радиационно-гигиенические показатели — естественная радиоактивность, важная для материалов жилищного строительства.

¶Виды инертных материалов

¶Щебень

Щебень — неорганический зернистый сыпучий материал с зёрнами крупнее 5 мм, получаемый дроблением горных пород, гравия или валунов, а также переработкой отходов металлургии и горнодобычи. По происхождению различают щебень:

• гранитный — прочный и морозостойкий, применяется в ответственных конструкциях и дорожных покрытиях;
• известняковый — менее прочный, но дешёвый, используется в малонагруженных конструкциях;
• гравийный — получают дроблением природного гравия;
• вторичный — из строительных отходов (бетонный бой, кирпичный бой).

По фракциям щебень делят на мелкие (5–20 мм), средние (20–40 мм) и крупные (40–70 мм и выше).

¶Гравий

Гравий — окатанные обломки горных пород размером от 5 до 70 мм, образовавшиеся естественным путём в результате выветривания и переноса водой. В отличие от щебня имеет гладкую поверхность, что снижает сцепление с вяжущим, поэтому в ответственных бетонах применяется реже.

¶Песок

Песок — рыхлая смесь зёрен размером до 5 мм. По происхождению выделяют песок:

• карьерный (овражный) — содержит примеси глины и пыли;
• речной — чистый, с окатанными зёрнами;
• морской — близок к речному, но требует промывки от солей;
• кварцевый — обогащённый, применяется в стекольной промышленности и отделочных работах.

Песок используют как мелкий заполнитель в бетонах и растворах, для устройства подушек под фундаменты, в дорожном строительстве и благоустройстве.

¶Отсев и песчано-гравийные смеси

Отсев — побочный продукт дробления щебня с зёрнами 0–5 мм. Песчано-гравийная смесь (ПГС) — природная или обогащённая смесь песка и гравия, применяемая для отсыпки дорог, площадок и планировки территорий.

¶Добыча и производство

Инертные материалы добывают двумя основными способами:

1. Открытая разработка месторождений — карьеры по добыче песка, гравия, известняка. Породу извлекают экскаваторами, затем сортируют и промывают.
2. Дробление горных пород — на дробильно-сортировочных заводах гранит, габбро, диабаз дробят в щековых и конусных дробилках, после чего рассеивают на фракции.

Крупными центрами производства нерудных материалов в России исторически являются месторождения гранита на Урале и в Карелии, известняка — в Подмосковье и Поволжье, песка — в руслах крупных рек.

¶Применение

Основные направления использования инертных материалов:

В дорожном строительстве щебень служит основой для основания и покрытия, а также входит в состав асфальтобетонных смесей. В железнодорожном хозяйстве балластный щебень обеспечивает устойчивость пути и отвод воды.

¶Контроль качества

Качество инертных материалов регламентируется государственными стандартами. Для щебня и гравия действует ГОСТ 8267, для песка — ГОСТ 8736, для отсева — соответствующие технические условия. Проверяют зерновой состав, прочность, морозостойкость, содержание вредных примесей и радиоактивность. Для ответственных конструкций обязателен входной контроль на строительной площадке.

¶Экономическое значение

Инертные материалы относятся к массовым строительным ресурсам с относительно низкой стоимостью за единицу массы, но значительными транспортными издержками. Из-за этого экономически выгодно использовать местные карьеры: перевозка щебня на большие расстояния часто превышает цену самого материала. Поэтому разработка месторождений ведётся, как правило, вблизи крупных городов и строек.

Объёмы потребления инертных материалов напрямую связаны с активностью строительной отрасли: рост жилищного, инфраструктурного и дорожного строительства увеличивает спрос на щебень и песок, а спад — снижает его.

Источники: ГОСТ 8267-93, ГОСТ 8736-2014, отраслевые справочники по строительным материалам, учебные пособия по технологии бетона.