Шлаковый щебень как покрытие и основание дорог
Все о шлаковом щебне
- Что это такое?
- Основные характеристики
- Обзор видов
- Сферы применения
Среди всех материалов, которые широко и часто используются, как в строительном производстве, так и в быту, отдельного внимания заслуживает шлаковый щебень. Без него невозможно соорудить ни дом, ни дорогу.
Ответы на все интересующие вопросы о шлаковом щебне можно найти в этой статье. Здесь мы рассмотрим основные технические параметры материала, его разновидности и расскажем, где и как его можно применить.
Что это такое
Шлак представляет собой вторичное сырье, находящее достаточно широкое применение в различных сферах. Отходы промышленного производства отличаются по составу и характеристикам, их стоимость намного ниже аналогов. Использование вторсырья обеспечивает безотходность производства. Из вторсырья изготавливают различную продукцию: минеральная вата, шлакоблоки, пемза, литье, щебень и многое другое.
Шлаковый щебень является достаточно востребованным строительным материалом, но некоторые характеристики ограничивают его использование. Щебень имеет искусственное происхождение, его не добывают из недр земли, он представляет собой отход промышленного производства, т.е. формируется в результате переработки металлов, некоторых химикатов, твердого топлива и т.д.
Щебень может иметь различные цвета и оттенки: от насыщенного черного до практически белого.
Применение щебня из шлака
Щебень из отвального шлака имеет достаточно широкую сферу применения. Его мелкая фракция используется для изготовления асфальта, огнеупорного бетона, а также плит и блоков для возведения промышленных объектов. Щебень среднего и крупного размеров применяется в качестве подсыпки для дорожного покрытия, для производства шлакоблоков, тротуарной плитки и различных видов бетона. Помимо этого, материал крупной фракции востребован в ландшафтном дизайне.
Литой щебень тоже используется для изготовления железобетонных изделий и различных видов бетонов. В дополнение к этому он применяется в производстве минеральной ваты и при строительстве дорог. Главным коммерческим преимуществом обоих видов этого материала является невысокая цена. Их использование позволяет существенно снизить расходы на проведение строительных работ.
Сферы применения щебенки
Применение гранитного щебня оправдано при ведении строительных работ в экстремальных условиях: в регионах с существенными перепадами температур, глубоко промерзающими грунтами или значительным количеством осадков. Примерами могут служить возведение железнодорожных насыпей за Северным полярным кругом или формирование тел бетонных плотин.
Условия средней полосы и юга России позволяют использовать шлаковый щебень для любых видов строительных работ: возведения дорог, литься несущих элементов зданий, заливки фундаментов, создания бетонных смесей, производства малых архитектурных форм (урн, скамеек, заборов).
Экономия на асфальте и бетоне. Щебень для дороги
Снижение затрат на сооружение и поддержание в хорошем состоянии дороги из щебня достигается за счет нескольких факторов:
- отказ от закупки асфальта, бетона и других составляющих;
- отсутствие необходимости использовать сложную укладочную технику, когда достаточно одного или двух катков;
- отсутствие необходимости постоянно обновлять асфальт и ремонтировать его;
- возможность поддерживать дорогу в эксплуатационном состоянии, периодически подсыпая щебень и трамбуя его катком.
Для строительства такой дороги необходимо закупить строительный песок речного происхождения, геотекстиль иглопробивного типа и щебень двух или трех фракций в зависимости от нагрузки на полотно.
Использование речного песка обосновано тем, что именно этот материал имеет высокие показатели уплотнения при формировании подушки и хорошо дренирует воду. Щебень гранитный 20-40 (здесь подробнее) по своим характеристикам подходит для укладки среднего, промежуточного слоя дороги, в основе которой лежит материал с более крупными размерами зерна. Для расклинцовки поверхности ее засыпают щебнем более мелких фракций.
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».
Пример расчета для фундамента
Рассчитать щебень на фундамент предельно просто. В первую очередь вычисляют объем щебневой подушки по формуле:
V= Sh= abh, где: S – площадь, а h – высота, a – длина, b – ширина, h – высота.
Поскольку мы рассчитываем объем щебня по площади, она нам уже известна. Ее следует умножить на толщину подушки (рекомендованное значение – от 20 до 30 см). Если размеры монолитного фундамента равны 6х10 м, а толщина щебеночного слоя – 25 см, рассчитаем объем:
6 х 10 х 0,25 = 15 куб. м
Для фундаментной подушки традиционно используют нерудные материалы с показателями морозостойкости не менее F300, прочные и стойкие к воздействию влаги. Обычно это гранит или гравий. Но первый существенно дороже, а также обладает природной радиоактивностью, поэтому строить жилые дома с его применением следует очень осторожно (например, нельзя использовать его при возведении стен, перекрытий). Насыпная плотность гравийного щебня 20 – 40 мм – около 1400 кг/куб. м, а коэффициент уплотнения в данном случае – 1,3. Зная эти параметры, произведем несложный расчет:
1,4 т х 15 куб. м х 1,3 = 27,3 т.
Мы получили общий вес нерудных материалов для засыпки 60 кв. м площади слоем в 25 см. Чтобы рассчитать необходимый объем, делим полученную величину на насыпную плотность материала:
27,3 т : 1,4 т/куб. м. = 19,5 куб. м
Содержание
Средняя плотность щебня — от 1,4 до 3 г/см3.
Фракции
Стандартные:
| 1. | от 3 до 8 мм; (т. н. еврощебень) |
| 2. | от 5 до 10 мм; |
| 3. | от 10 до 20 мм; |
| 4. | св. 5 до 20 мм; |
| 5. | св. 20 до 40 мм; |
| 6. | св. 25 до 60 мм; |
| 7. | св. 20 до 70 мм; |
| 8. | св. 40 до 70 мм; |
Нестандартные:
| 1. | от 10 до 15 мм; |
| 2. | св. 15 до 20 мм; |
| 3. | св. 80 до 120 мм |
| 4. | св. 120 до 150 |
Лещадность
Лещадность — параметр, определяющий степень плоскостности щебня (от слова «лещ», т. е. плоский как лещ). В щебне нормируют содержание зерен пластинчатой и игловатой форм. К зёрнам пластинчатой и игловатой форм относят такие зёрна, толщина или ширина которых менее длины в три раза и более. По форме зёрен щебень подразделяют на пять групп:
| Группа | Содержание зерен пластинчатой и игловатой форм | |
|---|---|---|
| I | кубовидная | до 10 % |
| II | улучшенная | от 10 % до 15 % |
| III | обычная | от 15 % до 25 % |
| IV | обычная | от 25 % до 35 % |
| V | обычная | от 35 % до 50 % |
Необходимо заметить, что лещадность — одна из самых важных характеристик качества щебня. Использование щебня кубовидной формы даёт наиболее плотную утрамбовку.
Наличие в щебне зёрен пластинчатой и игловатой форм приводит к увеличению межзерновой пустотности в смеси. Это в свою очередь приводит к увеличению расхода связующего компонента, а это влечет за собой дополнительные материальные затраты. Кроме того, кубовидные зёрна обладают большей прочностью, чем зёрна пластинчатой и игловатой форм. Следовательно, использование кубовидного щебня в производстве экономически целесообразнее.
Морозостойкость
Морозостойкость щебня характеризуют числом циклов замораживания и оттаивания. Разрешается оценивать морозостойкость щебня по числу циклов насыщения в растворе сернокислого натрия и высушивания. По морозостойкости щебень подразделяют на марки: F15, F25, F50, F100, F150, F200, F300, F400. В строительстве в основном применяют щебень с маркой морозостойкости не менее F300 (300 циклов замораживания и оттаивания).
Прочность
Прочность щебня характеризуют пределом прочности исходной горной породы при сжатии, дробимостью щебня при сжатии (раздавливании) в цилиндре, и износом в полочном барабане. Эти показатели имитируют сопротивление каменного материала при воздействии проходящих по дороге транспортных средств и механические воздействия в процессе строительства дорожных конструкций (укладка и уплотнение катками). В зависимости от марки щебень делят на группы: высокопрочный М1200-1400, прочный М800-1200, средней прочности М600-800, слабой прочности М300-600, очень слабой прочности М200. В щебне нормируют содержание зерен слабых пород с пределом прочности исходной породы при сжатии в водонасыщенном состоянии до 20 МПа. По ГОСТ 8267-93 щебень марок М1400, М1200, М1000 не должен содержать зерна слабых пород в количестве более 5 %, щебень марок М800, М600, М400 более 10 %, щебень марок М300 и М200 более 15 % по массе. Наибольшим спросом пользуется гранитный щебень прочностью М1200, реже используется высокопрочный гранитный щебень или базальтовый щебень с маркой прочности М1400-1600. В основном он используется в производстве тяжелых высокопрочных бетонов, в несущих мостовых конструкциях, фундаментах.
Радиоактивность щебня
Радиоактивность щебня — характеристика, с которой обычно начинается обсуждение качества строительного щебня с покупателем. Если продукция должна быть пригодна для всех без исключения видов строительных работ, что должно быть подтверждено соответствующими сертификатами и санитарно-эпидемиологическими заключениями, исследованиями спец. лабораторий, то это означает, что весь поставляемый гранитный щебень и др. виды высокопрочного щебня относятся к I-му классу по радиоактивности (удельная эффективная активность естественных радионуклидов Аэфф должна быть менее 370 Бк/кг). Для строительства дорог в пределах населённых пунктов подходит щебень II класса по радиоактивности (Аэфф должна быть менее 740 Бк/кг).
Описание основных типов асфальтобетона
| Тип АБ | Описание |
|---|---|
| Горячий | Обладает высокими эксплуатационными характеристиками, используется для строительства дорог любых категорий. |
Имеет жидкую консистенцию, а также не требует уплотнения после укладки, самостоятельно набирая прочность и плотность.
Основные составы асфальтовых смесей:
- 1. Песчаный АБ – подходит для асфальтирования пешеходных зон;
- 2. Гравийный АБ – в настоящее время заменяется щебеночно-мастичным;
- 3. Щебеночно-мастичный АБ – подходит для асфальтирования дорог любой категории.
Укладка асфальта производится слоями небольшой толщины (
3-4 см). Больше планируемая нагрузка на полотно – потребуется уложить больше слоев. Все слои необходимо качественно уплотнить дорожными катками, чтобы обеспечить максимальную плотность покрытия.
Каждый слой проливается битумом, что способствует качественному скреплению слоев друг с другом. Также под асфальтом, выступающим в роли финального покрытия, может быть уложена плоская геосетка, чтобы повысить прочность полотна.
Суть расклинцовки щебнем заключена в возведении неподвижной, прочной и надежной подушки, с высокой плотностью щебеночного слоя. Определить на глаз качество расклинцовки невозможно, для этого используется специальный прибор.
Работает он по принципу динамического зондирования – производятся насколько ударов по уложенному щебеночному слою, выявляется степень усадки. Если она соответствует существующим заявленным нормативам, работа считается выполнена. Такая проверка может быть как в процессе укладки слоя щебня, так и по окончанию работ.
По окончанию расклинцовки щебнем, рабочую поверхность засыпают небольшим слоем песка. Это особенно важно, если сразу не производится асфальтирование или бетонирование покрытия.
Подробные характеристики гравийного щебня
Гравийный щебень заслуживает, чтобы о нем написали более подробно, ведь по своим прочностным характеристикам он ненамного уступает гранитному, а по некоторым показателям даже превосходит его.
Гравийный щебень имеет чрезвычайно низкий уровень радиоактивности, что в свете неблагополучной экологической ситуации делает его применение в строительстве наиболее полезным. Тот же гранитный щебень обладает повышенным радиационным фоном, что делает нежелательным его применение в частных застройках.
Гравийный щебень купить гораздо проще и выгоднее, чем крошку из гранита. Высохшие русла рек, где добывают материал для дробления, есть в любом крае страны, поэтому цена на этот материал совсем не высока.
Сфера его применения чрезвычайно широка и разнообразна. Гравийный отсев (маленькие обкатанные речные камешки), получаемый в результате просеивания карьерных пород, будет прекрасным отделочным материалом при оформлении дачи и сада. Дорожки, засыпанные мелкой речной галькой, будут иметь стильный и ухоженный вид, а домашний водоем, оформленный с помощью речного щебня, вызовет восторги всех гостей. При желании можно подобрать различные цветовые сочетания щебня. Добываемый в разных карьерах он может иметь различные цветовые характеристики, из которых совсем несложно выложить оригинальный узор.
