Щебень как строительный материал¶
Щебень (в бытовой речи часто «щебёнка») — сыпучий неорганический зернистый материал, получаемый дроблением горных пород, гравия, валунов или попутно добываемых вскрышных пород, а также в результате переработки отходов промышленного производства. Представляет собой совокупность необработанных зёрен крупностью преимущественно от 5 до 70 мм с шероховатой поверхностью. Является одним из наиболее массовых видов нерудных строительных материалов и применяется в строительстве, дорожном хозяйстве, при производстве бетона и в ландшафтных работах.
¶Терминология и отличия от смежных материалов
В профессиональной литературе различают щебень, гравий и гальку. Щебень — продукт искусственного дробления, его зёрна имеют остроугольную, неровную форму. Гравий — материал природного происхождения, состоящий из окатанных зёрен. Галька — более крупный окатанный материал, формирующийся в руслах рек и на морских побережьях. Бытовое слово «щебёнка» обычно обозначает мелкую фракцию щебня или, реже, любой мелкий каменный заполнитель.
Отдельно выделяют отсев — побочный продукт дробления крупностью до 5 мм, который используется для отсыпки дорожек и в производстве мелкозернистых бетонов.
¶Сырьё и способы получения
Основные виды сырья:
- магматические породы — гранит, габбро, диабаз, базальт;
- осадочные породы — известняк, доломит, песчаник;
- метаморфические породы — кварцит, мрамор;
- техногенное сырьё — доменные и сталеплавильные шлаки, отходы горно-обогатительных комбинатов.
Добыча ведётся открытым способом в карьерах. Породу взрывают или разрабатывают экскаваторами, затем дробят в щёковых и конусных дробилках, после чего рассеивают на фракции на виброгрохотах. Готовый материал промывают или орошают для удаления пылеватых и глинистых частиц.
¶Классификация
¶По происхождению
| Вид | Сырьё | Характерные свойства |
|---|---|---|
| Гранитный | Магматические породы | Высокая прочность, морозостойкость, повышенный радиационный фон |
| Известняковый | Осадочные карбонатные породы | Низкая прочность, дешевизна, слабая морозостойкость |
| Гравийный | Валуны и гравий | Универсальность, средние прочностные показатели |
| Шлаковый | Металлургические шлаки | Малая масса, хорошая теплоизоляция, переменный состав |
| Вторичный | Бетонный лом, кирпич | Применяется при реконструкции и сносе зданий |
¶По фракциям
Стандартный ряд фракций: 5–10, 10–20, 20–40, 40–70 мм. Крупнее 70 мм — бутовый камень. Смеси нескольких фракций называют рядовыми или закладочными.
¶По марке прочности
Прочность оценивают по дробимости при сжатии в цилиндре и обозначают марками от М200 до М1400. Для дорожного строительства применяют марки не ниже М800, для бетона несущих конструкций — М1200 и выше.
¶Характеристики
Ключевые показатели качества:
- зерновой состав — соответствие заявленной фракции;
- содержание зёрен слабых пород и лещадных (пластинчатых) зёрен;
- морозостойкость — число циклов замораживания и оттаивания (F15–F400);
- истираемость — важна для дорожных покрытий;
- адгезия — сцепление с битумом и цементным камнем;
- радиационно-гигиеническая оценка — для гранитного щебня обязательна.
Лещадность — доля зёрен пластинчатой и игловатой формы. Чем она ниже, тем плотнее упаковка и выше прочность бетона. По этому показателю выделяют кубовидный (до 15 %), улучшенный (15–25 %), обычный (25–35 %) и обычный повышенной лещадности (35–50 %) щебень.
¶Применение
Основные направления использования:
- Бетоны и железобетон — как крупный заполнитель.
- Дорожное строительство — устройство оснований, покрытий, обочин.
- Железнодорожное хозяйство — балластный слой и подсыпка путей.
- Дренажные и фильтрующие системы — отсыпка траншей, колодцев.
- Ландшафтный дизайн — декоративные отсыпки, альпийские горки.
- Строительство фундаментов — подушки под основания.
В России щебень традиционно применяется при возведении автомобильных дорог федерального значения, взлётно-посадочных полос, а также в гражданском и промышленном строительстве. Крупные месторождения разрабатываются на Урале, в Карелии, Ленинградской, Московской, Челябинской областях и других регионах.
¶Экономические и экологические аспекты
Щебень — биржевой по своей природе товар с ярко выраженной логистической составляющей: стоимость перевозки на большие расстояния нередко превышает цену самого материала, поэтому рынок носит региональный характер. Крупные карьеры стараются размещаться вблизи транспортных магистралей и потребителей.
Экологические проблемы связаны с открытой разработкой месторождений: пылевое загрязнение, шум, нарушение ландшафта, образование отвалов. Реабилитация выработанных карьеров включает рекультивацию и зачастую затопление с образованием водоёмов. Использование вторичного щебня из строительных отходов снижает нагрузку на природные ресурсы и полигоны.
¶Контроль качества
Качество щебня регламентируется государственными стандартами, в частности ГОСТ 8267-93 для щебня из плотных горных пород и ГОСТ 3344-83 для шлакового щебня. Проверяются зерновой состав, прочность, морозостойкость, содержание вредных примесей, влажность. Для ответственных сооружений проводят дополнительные испытания на адгезию и радиационную безопасность.
¶Интересные факты
- Щебень входит в число самых добываемых материалов в мире наряду с песком и гравием.
- Кубовидная форма зёрен заметно повышает прочность бетона при том же расходе цемента.
- Шлаковый щебень легче гранитного примерно на треть, что снижает нагрузку на конструкции.
- В декоративных целях применяют окрашенный щебень из мрамора и кварцита.
Источники: ГОСТ 8267-93, ГОСТ 3344-83, технические справочники по строительным материалам, отраслевые обзоры рынка нерудных материалов.