Что такое черный щебень в дорожном строительстве

Обновлено: 27.03.2024

Впервые использование черного щебня при строительстве дорог началось в середине двадцатого века. При первом взгляде дорожное покрытие можно принять за некачественный асфальтобетон. Но такие выводы не соответствуют действительности.

Основные различия черного щебня и асфальтобетона

В первую очередь стоит отметить различные характеристики материала. При производстве асфальтовой смеси используется крупный, средний и мелкий заполнитель. Инертные материалы высушиваются и перемешиваются до получения однородной вяжущей массы.

Использование различных материалов помогает снизить себестоимость полученной массы. Наиболее дорогой составляющей является измельченный известняк. При строительстве многослойного покрытия использование мелкозернистой смеси на нижних слоях является экономически невыгодным решением.

Для снижения стоимости строительства автомобильной дороги было принято решение использовать черный щебень. Для его изготовления используется крупная фракция размером от 20 до 70 мм. При производстве черного щебня используется такая же технология, как и при изготовлении обычного асфальта.

Укладка черного щебня

Правила укладки черного щебня при строительстве дорог не отличается от технологии укладки асфальта. Основное отличие это отсутствие изъятие проб на уплотнение. При строительстве проверяют качество инертного материала и его вяжущие свойства.

Основание из черного щебня обладает достаточным процентом пористости. Для получения качественного результата необходимо осуществить быстрое покрытие поверхности асфальтобетонным полотном. Это необходимо чтобы на поверхности черного щебня не скапливалась грязь, пыль и влага.

В случае если укладка верхнего слоя приходится на следующие сутки, то на поверхность предварительно наносится битум или битумная эмульсия, которая помогает осуществить лучшее сцепления слоев.

На этом вся разница между черным щебнем и асфальтобетонной смесью заканчивается. Отсутствие дорогих наполнителей снижает цену черного щебня в несколько раз и позволяет снизить конечную стоимость всего объекта.

Чёрный щебень – востребованный материал, широко применяемый для создания дорожных покрытий повышенной прочности. Этот измельчённый камень после обработки битумом и специальной дегтевой смесью также используется для выпуска пропитки, асфальтобетона и обустройства пешеходных дорог. Это обусловлено его особыми характеристиками и составом.



Что это такое?

Чёрный щебень представляет собой органоминеральную смесь, получаемую в результате смешивания вяжущих компонентов и щебёнки с определёнными свойствами и параметрами, от которых зависит сфера применения этого материала. В составе его допускается некоторое количество щебня с включениями пластинчатых и игольчатых зёрен, что определяет его плотность. Состав таких формовключений в процентах – от 25 до 35%, причём жидкая органика присутствует в объёме не более 4%. В зависимости от этих пропорций щебень применяется либо как стройматериал для дорожных оснований, либо как пропитка.

Чёрная щебёнка изготавливается не только из обычного щебня, но и из горных минеральных пород, а иногда для её производства берутся шлаки – отсевы их дробления. Впрочем, условие их использования – устойчивая, прочная структура, компенсирующая хрупкость нестандартных зёрен, и документ, определяющий качество материала – ГОСТ 30491-2012. После обработки фракционный продукт приобретает повышенную прочность, а его сцепляющие свойства значительно возрастают. Это позволяет улучшить адгезию с другими строительными компонентами состава.



Основные характеристики чёрного щебня:

  • высокие дренирующие свойства;
  • сопротивляемость скольжению и сдвигам в продольном направлении;
  • хорошая пластичность;
  • отсутствие трещин;
  • способность принятия больших нагрузок из внешней среды;
  • способность к уплотнению благодаря присутствию воздуха и содержанию фракций особой формы;
  • продолжительное хранение;
  • возможность разных видов укладки, включая холодную, что позволяет работать с материалов в любое время года.



При выборе стройматериала важно знать точный объёмный вес одного куба щебня, который, по сути, является его плотностью. Его оптимальные параметры – от 2600 до 3200 кг на м3. А также всегда должна быть учтена масса твёрдых сегментов. Удельный вес этого строительного продукта составляет 2,9 т/м3 – исходя из этого его доставка возможна лишь с использованием большегрузного транспорта. Необходимая прочность материала исчисляется 80 МПА и выше.

Недостатком чёрной щебёнки считается её высокая водопроницаемость, но, кроме того, это длительное время формирование дорожного основания, особенно если укладка производилась в холодный период.

Набор необходимой прочности такого покрытия завершается только по прошествии 12 месяцев.



Как делают?

В своём составе разные марки чёрного щебня могут содержать гравий, гранит, битумную эмульсию или дорожный нефтяной битум. При этом используется добавление различных вяжущих веществ в зависимости от способа производства – горячего, тёплого или холодного. Полученные виды продукции применяются для всевозможных видов работ, предусматривающих конкретный режим температуры.

Основное применяемое оборудование – смеситель, в который помещается щебёнка, а затем добавляется 3% дёгтя и битумной смеси. Туда же отправляются особые активные компоненты цемента, извести, прямые и обратные эмульсии извести (ЭБК, ЭБА). При соблюдении технологии материал становится более прочным, увеличиваются его износостойкие и адгезионные свойства.



Каждый метод предполагает своё время смешивания и компоненты.

  • Для получения холодной щебёночной смеси используются дёготь Д-3 или Д-4, жидкие битумные составы СГ, БНД и БН. В некоторых случаях изготовление связано с использованием вяжущих дегтевых эмульсий.
  • Если необходимо изготовить тёплый щебень, процесс выпуска предусматривает добавление дёгтя Д-5, битума БН и БНД и температуру 80-120 градусов.
  • Горячий вид чёрной щебёнки выпускается при температурном режиме 120-170 градусов, применяется нефтяной и дорожно-нефтяной битум, дёготь Д-6. Позднее монтаж щебня происходит тоже при высокой температуре не ниже 100 градусов.



Чёрный щебень можно изготовить самостоятельно, если соблюсти пропорции компонентов. В качестве основного вещества берётся известняковый минерал с фракциями 20 мм, помимо этого:

  • битумная смесь БНД в объёме до 5% от общей массы щебёнки;
  • искусственные жирные кислоты (активаторы) – 3%;
  • раствор едкого натра, от количества воды – 0,4%.

Наряду с этим понадобится барабан для смешивания с электроприводом и нагревателем. Обычно такая емкость имеет форму груши. Чтобы выгрузить из неё смесь, потребуется специальный опрокидыватель.

Время изготовления чёрной щебёнки будет зависеть от пропорций извести и активных компонентов, а также от размера барабана.



Каким бывает?

Щебень чёрный, фракционный или рядовой различается не только по виду приготовления (холодный, тёплый и горячий) и монтажа, но и по величине формовключений:

  • может содержать большие по размеру зёрна величиной от 40 до 70 мм;
  • средние – фракции от 20 до 40 мм;
  • мелкие включения, то есть, крошку от 5 до 15 мм.

Наиболее популярным считается щебень со средними размерами зёрен. Самым дорогостоящим является горячий чёрный щебень, обладающий высокой износостойкостью, прочностью и сцепляемостью. В отличие от него холодный вид стройматериала не отличается такими качествами, зато может храниться до полугода, при этом не слипается.

Существует и декоративный вид щебня – долерит, высокопрочная горная порода, особенность которой – глянцевая поверхность, что позволяет использовать редкий камень для художественного оформления придомовой территории. Это дорогой щебень, который при помощи передовых технологий окрашивается в любой нужный цвет, предназначен для облагораживания садового участка – дорожек, газонов и клумб. На этот материал можно наносить изображения и рисунки, либо обрабатывать другими способами.



Особенности применения

В качестве дорожного покрытия чёрный щебень применяется в определённом порядке. К таким работам предъявлены особые требования:

  • предварительно расчищается место;
  • удаляется верхняя часть почвы с помощью специальной техники;
  • далее кладётся выравнивающий слой, производится утрамбовывание земли на нужном участке;
  • после этого площадка засыпается песком и гравием, во избежание растрескивания.

Устройство дорожного основания в ряде случаев осуществляется горячим методом и предполагает расклинивание. Здесь важна температура укладки, поскольку необходимо, чтобы сооружение стало монолитным.



Щебень, уложенный по способу заклинки, более надёжен и прочен. Крупнофракционный стройматериал с размерами 40-70 мм расклинивается однократно мелкими, предварительно раздробленными камнями и песком. Подобная технология исключает образование трещин, обеспечивает высокую эластичность, одновременно гарантируя неподвижность и повышенную прочность дорожного полотна. Так же важно добавление вяжущих компонентов – их количество рассчитывается на 1 м3 (3 л).

Следует иметь в виду, что тёплая и горячая щебёнка укладывается в основание сразу посредством специального оборудования и транспорта, и затем нужно её хорошо уплотнить катком, гладковальцовым либо пневматическим. Кроме того, из-за сильного нагревания материал подвержен влиянию плесени и грибка. Избежать этой неприятности можно, добавив в щебёнку смесь жирных кислот, «Диэтаноламин» и борную кислоту.

Черный щебень

Черный щебень (черная щебеночная смесь) — искусственный дорожно-строительный материал, получаемый путем смешения гранитного, гравийного или известнякового щебня с вязкими или жидкими органическими вяжущими компонентами (нефтяным дорожным битумом, битумной эмульсией или дегтем).

Не следует путать с черным щебнем так называемый «терриконовый или угольный щебень» (получаемый при переработке шахтных угольных отвалов), а также окрашенный декоративный щебень или асфальтовую крошку (фрезерованный или дробленый асфальтобетонный гранулят).

Назначение и область применения черного щебня

Основным назначением черных щебеночных смесей является устройство конструктивных элементов дорожной одежды: дорожных оснований и нижних слоев дорожного покрытия. В некоторых случаях черная щебеночная смесь может использоваться для создания верхних слоев дорожного покрытия (временных проездов и технологических дорог), а также в качестве материала для поверхностной обработки асфальтобетонных покрытий.

Применяется черный щебень при строительстве дорог I–V категории, проведении ямочного и капитального ремонта автомобильных дорог, при асфальтировании подземных паркингов и автостоянок, пешеходных переходов и других закрытых от попадания влаги и прямых солнечных лучей объектов. Помимо дорожного строительства, различные виды чернощебеночных смесей могут применяться в гидротехнической отрасли и гражданском строительстве.

Типовой состав и технология производства черных щебеночных смесей

Типовой состав черной щебеночной смеси включает два основных компонента: минеральный наполнитель в виде щебня и органическое вяжущее вещество.

  • В качестве минерального наполнителя используют фракционированный щебень следующих фракций: 5(3)­­­-10 мм, 10–20 мм, 15–20 мм, 20–40 мм, 40–70 мм, а также смеси указанных фракций 5–20 мм и 5–40 мм.
  • В роли вяжущего могут выступать дегти (марок Д-5 и Д-6), вязкие или жидкие нефтяные дорожные битумы различных марок, а также битумные эмульсии прямого и обратного типа (и их сочетания).

Существует две технологии приготовления черных щебней: «методом смешения» и «методом пропитки».

  • «Метод смешения» — технология приготовления черного щебня путем смешивания составных компонентов смеси в асфальтосмесительной установке принудительного перемешивания. Мелкозернистый черный щебень (до 15 мм) готовится исключительно в смесителях принудительного перемешивания. Средне- и крупнозернистая чернощебеночная смесь (от 20 мм), в некоторых случаях, может готовиться в барабанных смесителях.
  • «Метод пропитки» — технология приготовления черного щебня непосредственно на месте проведения работ, путем розлива вяжущего компонента по поверхности уплотненного щебеночного слоя.

Принципиальное отличие «метода смешения» от «метода пропитки» заключается в том, что в первом случае щебень принудительно смешивается с вяжущим в смесительной установке, после чего самосвалами доставляется к месту проведения работ и укладывается. Во втором же случае, уже уложенный и уплотненный слой щебня обрабатывается вяжущим компонентом с целью его пропитки на определенную глубину.

Классификация черного щебня

По размеру фракции

  • Крупнозернистый — фракция 20–40 мм или 40–70 мм.
  • Среднезернистый — фракция 10–20 мм.
  • Мелкозернистый — фракция 5(3)–10(15) мм.
  • Смешанный — 5–20 мм и 5–40 мм (смесь вышеуказанных фракций).

Указание размера фракции щебня, как правило, отражается числовым значением в наименовании марки черной щебеночной смеси, например: ЩЧР-10 — фракция 5–10 мм, ЩЧР-20 — фракция 10–20 мм.

По температуре смеси

  • Горячий черный щебень — готовится при температуре 120–160 °С, укладывается при 100–120 °С. Технология приготовления горячей смеси включает просушивание щебня, нагревание щебня и вяжущего, их дозирование в смесительную установку и перемешивание. Дорожные основания и покрытия из горячей чернощебеночной смеси укладываются в сухую погоду весной не ниже +5 °С, осенью — не ниже +10 °С.
  • Теплый черный щебень — готовится при температуре 80–120 °С, укладывается при 60–100 °С. Устройство дорожных покрытий и оснований с применением теплой чернощебеночной смеси осуществляется в сухую погоду при −5…−10 °С (в зависимости от скорости ветра).
  • Холодный черный щебень — может готовиться с нагреванием или без нагревания (зависит от типа вяжущего), укладывается в холодном состоянии при температуре смеси равной температуре окружающего воздуха. Дорожные работы с применением холодных чернощебеночных смесей проводятся в сухую погоду весной не ниже +5 °С, осенью — не ниже +10 °С. В отличие от горячего и теплого черного щебня, который должен укладываться сразу после приготовления и доставки на объект, холодная смесь может храниться несколько месяцев.

Применение черного щебня в дорожном строительстве

Для создания дорожных оснований

Существует два способа устройства дорожных оснований с применением черных щебеночных смесей: «с расклинцовкой» и «без расклинцовки».

Расклинцовка («метод заклинки») — последовательное расклинивание крупных фракций щебня более мелкими. Фракция 20–40 мм расклинивается фракцией 10–20 мм, которая в свою очередь расклинивается фракцией 5–10 мм. Таким образом, получается трех- или четырехслойное разнофракционное основание, при этом в качестве основной может выступать фракция 40–70 мм.

Без расклинцовки производится устройство оснований с использованием смешанной фракции 5–20 мм или 5–40 мм.

Порядок осуществления работ по устройству чернощебеночного основания «с расклинцовкой» следующий:

  1. Обработка подстилающей поверхности вяжущим (жидким битумом или эмульсией) с помощью автогудронатора.
  2. Распределение по поверхности и уплотнение основной фракции черного щебня 20–40 мм.
  3. Распределение по поверхности и уплотнение расклинивающей фракции 10–20 мм.
  4. Распределение по поверхности и уплотнение второй расклинивающей фракции 5(3)–10(15) мм.

В качестве основной, допускается применение фракции 40–70 мм, если толщина слоя более 8 см. В этом случае, первой расклинивающей фракцией будет 20–40 мм, второй — 15–20 мм или 10–20 мм, третьей — 5(3)–10(15) мм.

Распределение черной щебеночной смеси по поверхности осуществляется с помощью самоходного, прицепного, полуприцепного или навесного щебнераспределителя (или обычного асфальтоукладчика).

В случае приготовления черного щебня на месте проведения работ «методом пропитки» (а не доставки готовой смеси в самосвалах), укладывается не готовая чернощебеночная смесь, а обычный щебень. После распределения и уплотнения каждого слоя, следует его обработка вяжущим при помощи самоходного гудронатора. Укладка щебня может осуществляться бульдозером, автогрейдером или щебнераспределителем.

Для устройства нижних слоев дорожного покрытия

Черные щебеночные смеси используются для создания нижнего подстилающего слоя дорожного покрытия при строительстве новой дороги или в качестве нижнего выравнивающего слоя в процессе ремонта дорожного полотна. Для этих целей применяют черный щебень фракции 5–10, 10–20 и 20–40 мм (фракция 40–70 мм не применяется). Типовая толщина чернощебеночного слоя дорожного покрытия составляет от 40 до 80 мм.

Для устройства верхних слоев дорожного покрытия

Одним из основных недостатков присущих черному щебню является его низкая водонепроницаемость. В связи с этим, данный материал практически не используют для устройства верхних слоев дорожного покрытия.

Черный щебень в качестве материала для асфальтирования (как правило, мелкозернистый марки ЩЧР-10) допустимо применять при устройстве покрытий на объектах защищенных от дождя и прямых солнечных лучей. К таким объектам могут относится подземные пешеходные переходы, подземные парковки и автостоянки, закрытые технологические площадки, ангары и др.

Использование черной щебеночной смеси в качестве материала для устройства верхних слоев, допустимо также на дорогах 3-4 технических категорий (например, лесовозных дорог) и для укрепления дорожных обочин.

Для поверхностной обработки асфальтированного покрытия

Мелкозернистый черный щебень фракции 5(3)–10 мм применяется для обработки литых асфальтобетонных покрытий «методом втапливания». Процедура поверхностной обработки является заключительным этапом общего цикла работ по укладке литой асфальтобетонной смеси и осуществляется с целью придания дороге требуемых фрикционных характеристик (шероховатости и заданного коэффициента сцепления).

Технологически процесс поверхностной обработки «методом втапливания» сводится к равномерному распределению по поверхности и запрессовке (втапливанию) черного щебня в уже уложенную литую смесь.

Помимо устройства литых асфальтобетонных покрытий, черный щебень применяется при создании тонких защитных микропокрытий устраиваемых из мелкозернистых смесей с помощью битумощебнераспределителей.

Асфальтирование: щебень

Щебень — зернистый сыпучий материал (с размером зерна от 5 до 70 мм) природного или искусственного происхождения, получаемый путем дробления и последующего рассева по фракциям горных пород, крупного гравия и валунов, строительного мусора, попутно добываемых вскрышных и вмещающих пород, отходов горных предприятий по переработке руд и неметаллических ископаемых других отраслей промышленности.

Различные виды щебня могут использоваться в гражданском, промышленном и дорожном строительстве (при производстве строительных материалов, железобетонных изделий и конструкций; в роли заполнителя для цементобетонных и асфальтобетонных смесей используемых при асфальтировании верхних слоев дорожного покрытия; в качестве материала для устройства дорожных оснований), в железнодорожной отрасли (для балластировки железнодорожных путей), в сельском хозяйстве и многих других сферах.

Основные характеристики щебня

Фракция (размер зерна)

В результате дробления исходного материала образуются различные по размеру куски щебня, которые сортируют соответственно величине на группы именуемые фракциями. Каждая фракция состоит из зерен щебня, значение геометрических размеров которых ограничено определенными пределами (при этом допускается присутствие не более 10 % зерен, размер которых меньше нижнего предела и не более 0,5 % зерен, которые на 25 % больше верхнего предела). Наиболее распространенными (базовыми) фракциями щебня являются:

  • от 3 до 8 мм включительно (еврощебень);
  • от 5(3) до 10 мм включительно;
  • свыше 10 до 15 мм включительно;
  • свыше 10 до 20 мм включительно;
  • свыше 15 до 20 мм включительно;
  • свыше 20 до 40 мм включительно;
  • свыше 40 до 70(80) мм включительно;
  • смесь фракций от 5(3) до 20 мм и 5–40 мм.

Фракция щебня от 0 до 5 мм включительно называется «отсевом». Также могут выпускаться смешанные фракции щебня на основе базовых, фракции свыше 70(80) до 120 мм включительно и свыше 120 до 150 мм включительно.

Форма зерна

В отсортированном по фракциям щебне всегда присутствует некоторое количество зерен игловатой и пластинчатой (лещадной) формы. К зернам пластинчатой и игловатой формы относят такие, толщина или ширина которых меньше длины в три и более раза. Количество подобных зерен в щебне в процентном соотношении определяет такой параметр, как «лещадность». В зависимости от содержания зерен пластичной и игловатой формы щебень подразделяют на пять групп:

  • 1 группа (окатанная) — до 10 % зерен пластинчатой (лещадной) и игловатой формы;
  • 2 группа (кубовидная) — свыше 10 до 15 % включительно;
  • 3 группа (улучшенная) — свыше 15 до 25 % включительно;
  • 4 группа (обычная) — свыше 25 до 35 % включительно;
  • 5 группа — свыше 35 до 50 % включительно.

Лещадность щебня — одна из важнейших его характеристик в дорожно-строительной отрасли. Чем более кубовидную (менее плоскую) форму имеет щебень, тем он лучше уплотняется и более сдвигоустойчив, что является особенно важным при создании щебеночных дорожных оснований и дорожных покрытий.

Прочность и истираемость

Прочность щебня из природного камня характеризуют маркой, которая определяется по его дробимости при сжатии (раздавливании) в цилиндре. Существуют следующие марки щебня по дробимости (от менее к более прочным): М200, М300, М400, М600, М800, М1000, М1200, М1400 и выше.

Щебень предназначенный для строительства автодорог, дополнительно характеризуется маркой по истираемости. В зависимости от износа (истираемости) щебень бывает следующих марок: И25, И30, И35, И40, И45, И50, И55, И60. Поскольку область применения щебня достаточно широка и в различных ситуациях ему требуется выдерживать разные воздействия, то при проведении специальных испытаний дополнительно может испытываться также его стойкость относительно сжатия и ударной нагрузки (данный параметр особенно важен при использовании щебня для прокладки железнодорожного полотна).

Морозостойкость

Характеризуется числом циклов попеременного замораживания и оттаивания, при котором потери щебня в процентах по массе не превышают установленных значений. Щебень по морозостойкости подразделяют на марки: F10, F15, F25, F35, F50, F100, F150, F200, F300, F400 (число после буквы F означает кол-во циклов замораживания-оттаивания до потери щебнем больше установленного процента от исходного веса).

Радиоактивность

Природная радиоактивность в той или иной мере присуща практически всем горным породам, поэтому вопрос заключается не в самой радиоактивности, а в ее величине. Согласно норм радиационной безопасности природные и строительные материалы разделяются на пять классов:

  • 1 класс — может свободно применяться при строительстве любого типа зданий и сооружений;
  • 2 класс — допускается использоваться при строительстве дорог в населенных пунктах и возведении различных производственных сооружений;
  • 3 класс — можно использовать только при прокладке дорог в местности, где не проживают люди;
  • 4 и 5 класс — не допускается использовать в строительстве.

В зависимости от этих, а также других характеристик щебня, определяется допустимость его использования в определенных сферах включая дорожное строительство. Такие же параметры щебня как фракция, лещадность, истираемость и морозостойкость играют наиболее значимую роль при его использовании в дорожно-строительной отрасли: при создании щебеночных оснований в процессе ремонта или строительства дорог; в приготовлении различных видов асфальтобетонных смесей (уплотняемых, литых, щебеночно-мастичных, холодных) для создания верхних слоев асфальтированного дорожного покрытия.

Классификация щебня по типу исходного сырья

  • Гранитный щебень — получают из твердой горной породы зернистого строения. Глыбы обычно получают путем взрыва монолитной скалы, затем они дробятся в машине и просеиваются по фракциям. Относится к наиболее прочному типу щебня.
  • Гравийный щебень — получают путем просеивания карьерной породы и продуктов дробления, а также путем дробления природной каменной скалы (гравия и валунов). По прочности гравийный щебень уступает гранитному, но у него есть и преимущества — радиоактивный фон его обычно очень низкий и цена ниже, чем на гранитный. Гравийный щебень применяют для фундаментных работ, при производстве тяжелых бетонов и железобетонных изделий, в процессе проведения дорожно-строительных, дорожно-ремонтных и асфальтировочных работ.
  • Известняковый щебень — продукт дробления осадочных горных пород. Предназначен для неответственного строительства: малоэтажных построек, автомобильных дорог с малой нагрузкой, производства железобетонных изделий и конструкций. Известняковый щебень является одним из основных видов щебня, который помимо гравийного и гранитного, применяется в дорожно-строительной отрасли при создании дорожных оснований и устройстве асфальтированных покрытий.
  • Вторичный щебень — получают путем дробления строительного мусора (бетон, кирпич, газобетон, асфальтовый скол). Основным преимуществом вторичного щебня является его дешевизна (в среднем он в два раза дешевле гранитного). Себестоимость производства бетона, при использовании вторичного щебня в качестве крупнозернистого заполнителя, сокращается на четверть. По прочности, морозостойкости и некоторым другим характеристикам вторичный щебень уступает щебню из натуральных материалов, тем не менее имеет достаточно широкое применение. Вторичный щебень может использоваться в качестве крупного заполнителя для бетона прочностью 5–20 МПа, в дорожном хозяйстве (для отсыпки временных дорог, технологических проездов и обочин), в работах по благоустройству территорий (для отсыпки оснований под асфальтированные площадки и тротуарные покрытия), для укрепления слабых грунтов.
  • Шлаковый щебень — получают дроблением отвальных металлургических шлаков или специальной обработкой огненно-жидких шлаковых расплавов (литой шлаковый щебень). Стоимость изделий из шлаковых бетонов на 20–30 % ниже, чем традиционных.
  • Пеностекольный щебень — теплоизоляционный материал, представляющий собой застывшую прочную вспененную стекломассу. Сырьем для производства пеностекольного щебня является обыкновенное стекло. Сначала стекло размалывается, а затем запекается при температуре, достигающей 950° С. Стекло вспенивается и покидает плавильную печь уже в виде пеностекла. После этого оно резко охлаждается и превращается в щебень. Используется для теплоизоляции фундаментов, подземных сооружений и подвалов, в строительстве на слабых грунтах, тепло- и шумоизоляции перекрытий.
  • Перлитовый (вспученный) щебень — получают путем термической обработки природного перлитового сырья из вулканических стекловатых водосодержащих пород кислого состава. Используется в качестве заполнителя при изготовлении легких бетонов.

Использование щебня в дорожном строительстве

Щебень является одним из основных материалов для дорожного строительства. Он используется практически на всех стадиях строительства, реконструкции и ремонта дорожных покрытий. Наиболее важными для дорожно-строительной отрасли параметрами щебня являются: зерновой состав, прочность и форма зерен щебня. От качества щебня в значительной мере зависят характеристики готовых дорожных покрытий (ровность, коэффициент сцепления, долговечность, сдвигоустойчивость, трещиностойкость и др.).

Щебень, применяемый в дорожно-строительной отрасли, условно можно разделить на три группы:

  • для устройства дорожных оснований (используются преимущественно осадочные скальные и рыхлые горные породы с крупностью фракций 5(3)–10(15), 10–20, 20–40, 40–70, 5–20, 5–40);
  • для устройства нижних асфальтированных слоев дорожного покрытия (метаморфические и магматические горные породы с крупностью фракций 5–10 мм, 10–20 мм и 20–40 мм);
  • для устройства верхних асфальтируемых слоев дорожного покрытия, в том числе из щебеночно-мастичного асфальта и литых асфальтобетонных смесей (магматические и частично метаморфические горные породы крупностью щебня от 5 до 20 мм с содержанием зерен пластинчатой (лещадной) и игловатой формы до 15 %).

Стандартизация и сертификация щебня

До 1999 года в Украине действовало несколько ГОСТов на щебень: ГОСТ 8267-82 «Щебень из природного камня для строительных работ. Технические условия», ГОСТ 10260-82 "Щебень из гравия для строительных работ. Технические условия" и ГОСТ 23254-78 "Щебень для строительных работ из попутно добываемых пород и отходов горно-обогатительных предприятий. Технические условия". На смену этим стандартам пришел государственный стандарт Украины разработанный техническим комитетом по стандартизации «Строительные материалы», утвержденный и введенный в действие с 01.01.1999 г. приказом Госстроя Украины (Государственным комитетом строительства, архитектуры и жилищной политики) от 25.08.1998 г. №185 — ДСТУ Б В.2.7-75-98 «Строительные материалы. Щебень и гравий плотные природные для строительных материалов, изделий, конструкций и работ. Технические условия» и ДСТУ Б В.2.7-35-95 «Строительные материалы. Щебень, песок и щебеночно-песчаная смесь из доменных и сталеплавильных шлаков для общестроительных работ. Общие технические условия».

Гравий

Гравий — природный неорганический материал, образуемый в процессе естественного разрушения и выветривания горных пород (гранита, гнейса, диабаза, кварцита, кварца, сланца, известняка, доломита, песчаника и других).

Представляет собой сыпучую смесь из каменных зерен имеющих окатанную форму. Состав и цвет гравия может быть разнообразным и ключевым образом зависит от того из каких горных пород он образован.

Определение гранулометрического состава гравия (минимального и максимального размера зерна) зависит от того рассматривается ли гравий как частица грунта или как элемент дорожно-строительного материала.

  • Гравий как грунт — окатанная частица размером от 2 до 10 мм.
  • Гравий как дорожно-строительный материал — окатанная частица размером от 5 до 70 мм.

В различных отраслях народного хозяйства, которые используют гравий, могут существовать свои классификации гравия определяющие иной размер зерна (отличный от вышеуказанных размеров).

Гравий, как правило, добывается вместе с песком при разработке песчано-гравийных месторождений карьерным способом. Чистый гравий получают путем рассева песчано-гравийной смеси (смеси песка и гравия, в которой доля гравийных зерен имеющих размер более 5 мм превышает 30 %). После рассева, при необходимости, гравий может дополнительно сортироваться с целью получения требуемых фракций.

В Украине на гравий как строительный материал действуют следующие стандарты:

  • ДСТУ Б В.2.7-75-98 «Строительные материалы. Щебень и гравий плотные природные для строительных материалов, изделий, конструкций и работ. Технические условия»
  • ДСТУ Б В.2.7-71-98 «Строительные материалы. Щебень и гравий из плотных горных пород и отходов промышленного производства для строительных работ. Методы физико-механических испытаний»
  • ДСТУ Б В.2.7-72-98 «Строительные материалы. Щебень и гравий из плотных горных пород и отходов промышленного производства для строительных работ. Методы химического анализа»

Искусственный гравий

Помимо природного гравия, существует так называемый искусственный пористый гравий. Искусственный гравий применяется в основном в качестве теплоизоляционного материала (для создания теплоизоляционных засыпок и приготовления теплоизоляционных легких бетонов). Основные виды искусственного гравия:

  • Керамзитовый гравий — искусственный пористый материал, получаемый путем обжига легкоплавкого глинистого сырья.
  • Аглопоритовый гравий — искусственный пористый материал, получаемый путем спекания песчано-глинистых пород на решетках агломерационной машины.
  • Шунгизитовый гравий — искусственный пористый материал, получаемый путем обжига шунгитсодержащих горных пород (шунгита).
  • Пеностеклянный гравий — искусственный пористый материал, получаемый путем термохимической обработки силикатного стекла.
  • Безобжиговый зольный гравий — искусственный пористый материал, получаемый за счет затвердевания предварительно увлажненной смеси золы-унос и портландцемента. Для изготовления безобжигового зольного гравия используются золы или отвальные шлакозольные смеси, образующиеся при сжигании угля на ТЭС.

Отличие гравия от щебня

Также как и гравий, щебень можно рассматривать как частицу грунта или же как элемент дорожно-строительного материала. Исходя из такого разделения можно выявить главные отличия гравия от щебня.

  • Гравий как грунт — окатанная частица размером 2–10 мм.
  • Щебень как грунт — неокатанная частица размером 10–200 мм.
  • Гравий как дорожно-строительный материал — окатанная частица размером 5–70 мм.
  • Щебень как дорожно-строительный материал — неокатанная частица размером 5–70 мм.

Таким образом, если рассматривать щебень и гравий как грунты, то отличия между ними можно найти не только по форме (гравий окатанный, а щебень неокатанный), но и по размеру (гравий — 2–10 мм, а щебень — 10–200 мм). Если же сравнивать гравий и щебень только как дорожно-строительные материалы, то единственным отличием между ними будет их форма (окатанная у гравия и неокатанная у щебня).

Еще одним отличием между гравием и щебнем является способ получения этих материалов. Гравий получают путем рассева природных песчано-гравийных смесей, а щебень путем искусственного дробления (измельчения) крупнообломочных горных пород, в том числе и гравия (в этом случае получается щебень из гравия).

В дорожно-строительной отрасли, если речь идет о качестве материалов (асфальтобетонных смесей) и надежности дорожных конструкций (покрытий и оснований), применение щебня, а не гравия всегда более предпочтительно. Асфальтированные покрытия устроенные с применением гравийных асфальтобетонных смесей (в которых гравий выполняет функцию крупного минерального заполнителя), имеют более низкие показатели по сдвигоустойчивости чем аналогичные покрытия из щебеночных асфальтобетонных смесей. Именно поэтому при асфальтировании автомобильных дорог высоких категорий и участков с высокой интенсивностью движения транспорта, гравийные асфальтобетонные смеси не применяются. С другой стороны, гравий является более дешевым материалом, и по этой причине его целесообразно использовать для устройства оснований и покрытий на дорогах низких категорий.

Назначение и область применения гравия

Гравий относится к числу полезных ископаемых многоцелевого назначения. Применяется гравий в таких отраслях народного хозяйства как промышленность, строительство (в том числе и дорожно-строительная отрасль), сельское и лесное хозяйство. Общемировое ежегодное потребление гравия исчисляется сотнями миллионов тонн. Основной сферой потребления гравия является строительство (гражданское, транспортное, промышленное и др.).

В строительстве гравий выполняет 2 основные функции:

  • Заполнитель для строительных растворов и смесей
    • Заполнитель для цементобетонных смесей и растворов
    • Заполнитель для тяжелых бетонов и легких пористых бетонов
    • Заполнитель для асфальтобетонных и битумоминеральных смесей
    • Устройство балластного слоя железнодорожных путей
    • Устройство оснований дорожных конструкций и гравийных дорожных покрытий
    • Декоративная отделка покрытий в садовом и ландшафтном строительстве

    Классификация гравия

    По генетическому типу (происхождению)

    • Горный (овражный) — имеет шероховатую поверхность и, как правило, содержит примеси песка, глины и органических веществ.
    • Речной — имеет более гладкую поверхность чем горный гравий (что является недостатком при производстве асфальтобетонных смесей), но содержит меньше примесей.
    • Морской — также как и речной имеет гладкую поверхность и малое содержание примесей.
    • Озерный
    • Ледниковый

    По форме и степени окатанности зерен

    • С округлой формой зерна (окатанный)
    • С округло-угловатой формой зерна (полуокатанный)
    • С угловатой формой зерна (остроугольный)

    По характеру поверхности зерен

    • С ровной поверхностью
    • С неровной поверхностью
    • С шероховатой поверхностью

    Применение гравия в дорожно-строительной отрасли

    В дорожном строительстве гравий используется для следующих целей:

    • Приготовление асфальтобетонных и битумоминеральных смесей для асфальтирования дорог
    • Устройство дорожных оснований
    • Устройство гравийных дорожных покрытий на дорогах с низкой интенсивностью движения
    • Укрепление дорожных обочин

    Приготовление асфальтобетонных и битумоминеральных смесей

    Гравий может использоваться в качестве крупного минерального заполнителя при приготовлении горячих, теплых и холодных уплотняемых асфальтобетонных смесей, а также ЩМА и черногравийных смесей. Асфальтобетонная смесь в которой в качестве крупного заполнителя применяется гравий называется «гравийной».

    Гравий не допускается применять при приготовлении асфальтобетонных смесей которые планируется использовать для асфальтирования автомобильных дорог высоких категорий. Связано это с тем, что зерна недробленого гравия имеют окатанную форму, а форма зерен каменного материала оказывает большое влияние на сдвигоустойчивость асфальтобетона (чем более окатанные зерна, тем ниже сдвигоустойчивость дорожного покрытия). Вместо чистого гравия используется дробленый гравий (то есть щебень из гравия).

    Устройство дорожных оснований

    При строительстве автомобильных дорог гравий может использоваться для устройства различных слоев дорожного основания (дренирующего, морозозащитного или подстилающего). При этом гравий может применяться в чистом виде или в виде черногравийной смеси (смеси гравия и органического вяжущего). Для устройства нижних и средних слоев дорожного основания, как правило, применяется гравий фракции 40–70 мм, для верхних — 20–40 мм, для расклинцовки — 10–20 мм.

    Устройство гравийных дорожных покрытий

    Гравийные дорожные покрытия создаются на дорогах IV–V категории с низкой интенсивностью движения (от 100 до 300 автомобилей в сутки). Если интенсивность движения превышает 300–500 автомобилей в сутки, то применяется черногравийная смесь (смесь гравия и органического вяжущего).

    Гравийное дорожное покрытие — дорожное покрытие устроенное из песчано-гравийной смеси, песчано-гравийно-щебеночной или черногравийной смеси.

    Укладывается гравийное покрытие непосредственно на земляное полотно или на подстилающий песчаный слой. В зависимости от условий движения, нагрузки на дорогу, качества гравийного материала и типа подстилающего основания (грунтового или песчаного), толщина гравийного покрытия может варьироваться от 8 до 16 см, а также устраиваться в 2 слоя общей толщиной 25–30 см (при этом для нижнего слоя применяется самая крупная фракция 40–70 мм или смесь разных фракций 5–70 мм, а для верхнего — фракция 10–20 мм или смесь 5–20 мм).

    Большая толщина гравийного покрытия обусловлена тем, что в процессе эксплуатации дороги гравий подвергается истиранию и выветриванию, мелкие пылевидные частицы выветриваются из верхнего слоя, а крупные гравийные частицы раскатываются колесами транспортных средств. Со временем эти процессы приводят к износу гравийного покрытия и уменьшению его толщины (примерно на 1–3 см в год).

    Для того, чтобы сохранять целостность и не пылить, гравийному покрытию требуется влага, которую оно может получать из атмосферных осадков (дождя) или капиллярным путем из грунта. Летом гравийные дороги не пылят только в тенистых влажных местах.

    Укрепление дорожных обочин

    Гравий часто используется для укрепления обочин автомобильных дорог общего пользования I–V категории. В роли обочины может выступать как краевая укрепительная полоса (служащая упором для асфальтированного слоя), так и остановочная полоса (служащая для вынужденной остановки) или прибровочная полоса (служащая переходной зоной от обочины к откосу).

    Для укрепления дорожной обочины гравий может применяться в чистом виде или в виде черногравийной смеси (смеси гравия и органического вяжущего). Также для укрепления обочины может использоваться песчано-гравийная или грунтово-гравийная смесь. Выбор конкретного материала зависит от интенсивности движения транспорта, частоты остановки и заезда транспорта на обочину, характера асфальтобетонного покрытия и других факторов.

    Читайте также: