Какой щебень используют для бетона?

Бетонная смесь состоит из нескольких составляющих, которые придают бетонной поверхности прочность и долговечность. Вместе с цементом щебень выполняет одну из главных функций в создании самых важных характеристик бетонной поверхности балок, плитных ЖБ-конструкций или стяжек на полу.

Щебень в составе бетонной смеси улучшает параметры прочности любой бетонной конструкции – плита перекрытия в частном доме или элемент моста, асфальтобетонного покрытия. Щебень применяют как связующее звено между цементом, песком и другим компонентами бетонного раствора или специальных строительных смесей. Его основная задача – придать конструкции прочность и одновременно, создать хорошее сцепление между компонентами раствора.

Мелко дробленный камень или синтетический материал в виде щебня придает бетону улучшенные гидроизоляционные качества. Такая бетонная поверхность отталкивает частицы воды и не впитывает влагу в поверхность конструкции, сохраняя прочность и обеспечивая долговечность эксплуатации здания или сооружения.

Щебень выполняет и множество других функций в бетонной смеси, например, уменьшает показатели усадки, а также является одним из важных составляющих заполнения бетонной смеси. Щебень дешевле цемента и таким образом он снижает себестоимость укладки фундамента или стен. Но одновременно увеличивает показатели прочности и надежности бетонированной поверхности, создавая оптимальный баланс:

• качества материала;
• прочностных характеристик;
• доступности для большинства пользователей цены на строительный материал.

Рассмотрим детальнее различные виды щебня. А также дадим конкретные советы по обустройству бетонных поверхностей с его добавлением, для всех актуальных разновидностей щебня.

Виды щебня

Щебень – это продукт обработки твердого минерала или искусственного материала с высокими показателями твердости. Чтобы получить строительный щебень, сырье специальным образом подготавливается. При этом горные породы дробят специальными прессами, а полученные измельченные камни просеивают и сортируют по размеру. Также предварительный анализ состава камня или другого сырья для производства щебня на наличие и количественные показатели примесей тоже является важным критерием для сортировки готовой продукции.

Различают пять самых популярных разновидностей щебня, которые применяются чаще всего в строительстве:

• премиум-класс для бетонных смесей любого назначения – гранитный щебень;
• оптимальный по цене/качеству и с хорошими показателями прочности – гравийный;
• простой в обработке и с улучшенными свойствами связующих компонентов – известняковый;
• легкий и пористый, но с улучшенными показателями прочности – шлаковый;
• полученный путем переработки строительных материалов, отходов и остатков кирпича, камней, асфальта – вторичный.

На одной строительной площадке могут использоваться различные виды щебня для бетонных сооружений. Это связано с тем, что каждая из разновидностей обладает своими преимуществами. Поэтому наиболее рациональным способом будет использование в готовой бетонной смеси определённого вида щебня для получения лучших характеристик.

Для того чтобы понимать, как и где лучше использовать гранитный или шлаковый щебень, рассмотрим детальнее характеристики и особенности этих видов одного из самых популярных строительных материалов.

Гранитный щебень

Гранитный вариант щебня считается одним из лучших по всем характеристикам, в частности по прочности, сцепляемости и надежности. Такой вид щебня универсален в применении и может использоваться на всех видах строительных работ, включая самые ответственные.

У него большой диапазон фракций, которые могут составлять от 5 до 100 мм.

Как правило, гранитный щебень – это качественный строительный материал, в виде небольших, измельченных до определенного размера фрагментов натурального гранита, напоминающих по форме кубики. Кроме измельченного природным способом гранита, обычно применяют раздробленные горные породы механическим способом. Именно поэтому у камней этого щебня всегда есть минимум 2-3 грани с острыми углами.

Цвет такого щебня может изменяться в зависимости от места добычи и характеристики карьера – от обычного серого до серого с вкраплениями белого и красного. Стоимость щебня такой разновидности достаточно высокая, однако и качество одного из лучших видов стройматериала для бетона, как и прочность и устойчивость, также самые высокие.

Гравийный щебень

Гравийный вид щебня получают дроблением гравия – одного из распространённых минералов с высокой прочностью и уровнем плотности. Несмотря на то что гравийный щебень дешевле гранитного, он имеет почти такую же устойчивость к механическим нагрузкам, что и гранитный. Это подтверждается тем, что у большинства разновидностей таких видов щебня в составе камня не более 10% слабых пород. Поэтому сфера его применения приблизительно та же – бетонные поверхности и ЖБ-конструкции фундаментов или стен.

Одной из положительных характеристики такого вида щебня является его малая радиоактивность и высокие показатели устойчивости к температурным колебаниям. Малые показатели радиоактивности гравия объясняются его происхождением и особыми природными свойствами. Поэтому его можно использовать в любых жилых или коммерческих сооружениях без ограничений.

Морозостойкость превышает показатель в 150 полных циклов. Поэтому рационально применять его в ответственных видах строительных работ, где есть повышенная влажность.

Малая пористость поверхности такого сорта гравия создает дополнительное преимущество, если речь идет о создании бетона, в котором будет приоритетом низкий уровень водопоглощения и есть необходимость сохранения прочности в сложных климатических условиях.

Характерная особенность частиц такого гравия – скругленная форма частиц, наличие минимума острых граней.

Известняковый щебень

Этот вид щебня ещё называют доломитовым по основной компоненте, которая в нём есть и содержит карбонат кальция с характерным цветовым оттенком.

Природный минерал из которого добывают такой щебень, имеет ряд своих особенностей. Например, известняк обладает самым низким уровнем радиоактивности, поэтому его рекомендуется применять для жилой застройки или общественных зданий, где люди находятся длительное время. Вместе с тем он мягче гравийного и гранитного сорта. Поэтому допускают применение только в зданиях небольшой этажности.

Из-за белого цвета, такой вариант щебня очень привлекательно выглядит на упорядоченной придомовой территории. Зеркально-стеклянный отблеск в качественных доломитовых видах щебня используют как свойство, создающее привлекательное декорирование придомовых территорий.

Использовать известняковый щебень можно и для обустройства дорог, подсыпки фундаментов.

Шлаковый щебень

Этот композитный материал добывают путем переработки шлаков – негорючих, сплавленных при высоких температурах, компонентов, которые объединяются в одну фракцию во время выплавки руд различных металлов. После дробления, получают сыпучий материал различной цветовой окраски – от ярко-белого до интенсивного черного.

Самое важное преимущество такой разновидности – более низкая цена за материал, по сравнению с гранитным или гравийным щебнем. В то же время шлаковый литой или плавильный щебень обладают практически такими же характеристиками по прочности и плотности материала, как самые плотные версии щебня. А также шлаковый щебень мало поглощает воду, сохраняя прочность конструкции. Перепады температур минимально влияют на прочность и устойчивость материала, сохраняя все его основные характеристики. Шлаковую версию щебня могут использовать и как наполнитель для ЖБ-изделий, и как элемент декорирования придомовых территорий.

Вторичный щебень

Вторичный щебень можно назвать строительным материалом, который помогает снизить давление на экосистему, поскольку является продуктом вторичной переработки:

• бетонных блоков;
• кирпича;
• асфальтобетонных покрытий.

Его изготавливают с помощью дробления отходов строительных материалов. Такое дробление выполняют как на строительной площадке с помощью специальных портативных устройств, так и промышленным способом – путем переработки бывших в употреблении элементов зданий и сооружений.

Сфера применения вторичного щебня очень большая – практически все строительные работы за исключением особо ответственных. Например, сооружение фундамента или дороги с большими нагрузками, не рекомендуется из-за более низкой плотности и прочности, по сравнению с гранитным или гравийным, шлаковым видом щебня.

Фракции щебня

При изготовлении щебня его измельчают до определенного размера. Крупность зёрен щебня называют фракцией. Самый мелкий щебень – это отсев. Он используется как вспомогательный и декорирующий материал из-за невысоких конструкционных показателей: для подсыпки поверхности дорожек, засыпания слоя подушки под фундамент, в несложных поверхностных работах с бетонированием.

Разновидностей фракций для строительства капитальных стен и элементов, достаточно много. Однако выделяют три основные группы, наиболее часто используемые в строительной индустрии:

• от 0,5 до 2 см – мелкий щебень;
• от 2 см до 4 см – средний;
• свыше 4 см – крупная фракция.

Самая распространённая фракция щебня – мелкая. Она применяется для невысоких зданий и обустройства небольших коммерческих или частных сооружений, бетонирования полов и выполнения других заданий. Однако для ответственных работ, в частности заливки элементов фундаментов или установки ЖБ-конструкций используют щебень средней фракции. В некоторых случаях, в частности для строительства опорных объектов, с особыми условиями эксплуатации, применяют крупнофракционный щебень.

Основные характеристики

К основным характеристикам щебня следует отнести прочность, устойчивость к перепадам температур и особенно к низким температурам и лещадность. Также важно знать уровень природной радиоактивности и возможного присутствия вредных веществ и компонентов в щебне. Рассмотрим детальнее эти характеристики, указывая на конкретные примеры для использования во время строительства.

Прочность

Марка щебня по его прочности всегда выше, чем марка прочности самого бетона. Ее, так же, как и марку бетона, обозначают буквой М.

Если сопоставить зависимость марки бетона от марки щебня, то обычно марка наполнителя будет в 3-4 раза выше, чем марка бетонной смеси. К примеру, для популярной марки бетона 300, требуется марка щебня 1000. А для М400 или М500 – показатель прочности щебня на уровне М1200. Такая зависимость объясняется тем, что кроме щебня имеющего наилучшие показатели прочности, в бетоне используются и другие, менее устойчивые к физическим нагрузкам, материалы. “Разбавляя” в бетонной смеси щебень с цементом, песком и другими компонентами, мы получаем значительно меньшую итоговую прочность бетонного фундамента или железобетонной конструкции. Но если учитывать такую особенность, можно получить необходимую твердость бетона.

Обычно различают несколько разновидностей щебня по показателям прочности:

• максимальной или значительной прочности – марки 1200/1400;
• базовой прочности – марки 800/1200;
• прочности среднего класса – марки 600/800;
• слабые по прочности сорта – марки М300/600;
• минимальной прочности – марка 200.

Прежде чем покупать щебень определенной марки прочности, следует сопоставить его показатели с проектной прочностью бетона на отдельном участке строительства. В некоторых случаях допускается использование щебня и бетона одинаковых марок. В основном это заливка бетонных поверхностей для садовых дорожек или других конструкций, где не требуются высокие показатели прочности.

Есть прямые рекомендации, которые обуславливают применение для определенной марки бетона видов щебня:

• М100 – обычно известняковый или вторичный;
• М150 – известняковый, гравийный;
• М200/М250 – гранитный или гравийный;
• М300 – известняковый или гранитный;
• М350/400 – гранитный;
• М500 – гранитный, а также разновидности прочных сортов – базальтовый или серпентинитовый, который добывают специально для заполнения бетонных смесей собой прочности и надежности.

Морозостойкость

Морозостойкость щебня обозначают также, как и бетона – через символ F с цифровым показателями, которые указывают на количество полных циклов замораживания и размораживания. Самые «слабые» сорта могут иметь показатель F15, а самые «сильные» – F400, а иногда и выше.

Высокие показатели морозостойкости важны для того, чтобы создать прочную бетонную конструкцию. Поэтому такие же прочностные характеристики измеряют и для щебня. Как правило, морозоустойчивость прямо зависит от прочности щебня. Поэтому, чем выше прочность – тем лучше устойчивость к температурным перепадам.

Если необходимо создать бетонную поверхность с большой устойчивостью к перепадам температур, используют щебень, у которого уровень морозоустойчивости отвечает показателю F150 или выше.

Гранитный щебень обычно классифицируют по уровню морозоустойчивости с показателем F400. Бетон в этом случае получит общий показатель морозоустойчивости несколько ниже – F300.

Лещадность

Лещадность щебня прямо влияет на качество бетонной смеси и ее прочность. Под этим термином понимают разницу в форме элементов щебневой массы. Лучшая форма щебня с минимальной лещадностью – небольшие кубики минералов или композитов. Они наиболее плотно присоединяются один к другому в бетоне. Если лещадность наоборот – высокая, тогда соединение между компонентами бетона хуже, а между отдельными частицами образуются незаполненные пустоты, что резко снижает прочность и выносливость конструкции.

Высокая лещадность проявляется в наличии среди щебня большого количества элементов плоскостной или игольчатой формы. Именно поэтому, если в спецификации щебня указаны высокие параметры лещадности, следует понимать, что такой вариант щебня лучше использовать для второстепенных задач. Или – в качестве подсыпки на придомовой территории, создания дренажного слоя в подушке для фундамента.

У известнякового щебня одни из лучших показателей по лещадности – игольчато–плоскостные формы составляют здесь не более 10-15%. Значительно выше такие показатели у гранитного и гравийного вариантов.

Корректировку лещадности иногда можно сделать, подвергая сырьевой минеральный материал дополнительной обработкой, отсеивая некондиционный сорт элементов щебня. Однако это дает небольшой эффект и больше направлено на улучшение свойств, чем на их кардинальное изменение.

Содержание вредных компонентов и радиоактивность

Практически все виды щебня имеют дополнительные примеси, которые появляются или из-за особенностей технологий производства, как это можно заметить в шлаковых сортах щебня, или из-за наличия природных дополнительных компонентов, из-за особенностей места добычи минеральных ресурсов.

Контроль наличия этих компонентов даёт возможность заранее прогнозировать качество бетонного соединения, поскольку такие примеси могут вызывать химические реакции с бетонной смесью. А также могут провоцировать коррозию поверхности бетонных конструкций или снижение их прочности, долговечности. Также часть примесей может негативно влиять и на здоровье человека, вступая в реакцию с цементом, песком или другими компонентами бетона и выделяя вредные вещества. В частности, речь идёт об асбесте и ряде других минеральных веществ. Именно поэтому производится регулярный мониторинг щебня, включая такие компоненты:

• глинистые минералы, слоистые силикаты;
• наличие органики в окаменевшем виде – уголь, кислоты грунтового происхождения;
• фосфориты, апатиты и другие, не подвергающиеся эрозии, минералы;
• материалы с оксидами, включая магнетит, а также другие примеси.

Есть специальные стандарты, ограничивающие объем содержания таких распространенных компонентов в готовом щебне. Например, сульфаты не могут составлять более чем 1,5% от общей массы.

Также, практически любой минеральный материал включая гранит и другие горные породы, имеют собственную радиоактивность природного происхождения. Есть три класса радиоактивности, которая допускается для жилого или промышленного строительства.

Лучшие варианты щебня имеют показатели радиоактивности первого класса, которые не выше 370 Бк/кг. Такие виды щебня применяют в бетонных смесях для жилья, коммерческих и производственных сооружений. К видам щебня с низкой радиоактивностью относят прежде всего известняковые, которые можно использовать для строительства домов и офисов. Низкие показатели радиоактивности могут быть и в связи с невысоким природным фоном у гранитного или гравийного щебня. Ниже среднего показатели радиоактивности у кирпича, который может использоваться в спрессованных фракциях вторичного щебня.

Более высокие показатели радиоактивности – 750 Бк/кг – допускаются для укладки дорог, строительства промышленных объектов. У многих сортов гранитного щебня которые с виду ничем не отличаются, могут проявляться такие показатели, поэтому небезопасно использовать “дорожный” щебень вместо “домашнего” – с вдвое меньшим показателем излучения радиоактивности.

Щебень второго класса радиоактивности – не выше 750 Бк/кг – используют в строительстве, но с условием того, что требуется заполнение бетона для расположения с внешней стороны зданий или без закрытия пространства. Если показатель радиационной активности еще выше – тогда щебень можно применять вдали от города, для строительства только определенного перечня объектов.

В документации к щебню обязательно указывается уровень радиоактивности и возможность его безопасного применения.

Выводы и рекомендации

Прежде чем начинать строительство какого-либо объекта и подготавливать на стройплощадке бетонную поверхность, следует определиться с параметрами ее прочности. От этого будет зависеть и выбор вида и марки щебня. Также следует учитывать и другие характеристики и свойства бетонной поверхности на конкретном объекте. Если использовать на все 100% полезные свойства определённых видов щебня, можно добиться как высокой прочности, так и надежности бетонированной поверхности или железобетонной конструкции.

Предварительно необходимо изучить основные параметры и свойства щебня, чтобы гибко применять их для различных объектов, получая максимальную выгоду. Прежде всего речь идет о материальной выгоде, однако есть и другая сторона – гарантированная необходимая прочность и морозоустойчивость конструкции. Есть множество объектов, где не обязательно использовать исключительно гранитный или гравийный щебень, а лучше применять известковый, с минимальными показателями лещадности.

Не всегда лучшая прочность является критерием, особенно для обустройства бетонных поверхностей внутри зданий, защищенных от влаги или других неблагоприятных условий эксплуатации. Для сборки железобетонных конструкций и формирования других элементов зданий и сооружений можно применять композитные материалы, например, шлаковый гравий, который отличается высокой устойчивостью и особыми характеристиками водонепроницаемости.

Приобретая щебень, следует обратить внимание на класс его радиоактивности. В большинстве случаев – это минимальные показатели. И они не оказывают реального влияния на здоровье и самочувствие человека. Однако наличие точно установленных данных подтвердит возможность использования щебня для строительства жилых или офисных помещений, где люди находятся постоянно и требуется соблюдение норм и правил по защите населения от вредного влияния радиоактивного излучения.

Окончательно формируя заказ на поставку щебня, следует сбалансировать различные виды этого строительного материала для приготовления бетонной смеси в конкретных участках строительной площадки. Такой подход позволит оптимизировать затраты и в то же время получить прочные, надежные и выносливые к различным погодным условиям, здания и сооружения.