Какие фракции щебня нужны для производства качественного бетона

От автора: здравствуйте, дорогие читатели! Тот, кто практически впервые сталкивается со строительными работами, имеет довольно смутное представление о материалах. В частности, бетон многие из нас считают относительно жидкой смесью из воды и цемента. На самом деле, туда входит еще один ингредиент — щебень.

При его использовании необходимо учитывать довольно много нюансов. Поэтому сегодня мы подробно поговорим о том, зачем вообще нужен этот наполнитель, какова должна быть фракция щебня для бетона, и какие характеристики материала обязательно следует учесть перед применением.

Функция наполнителя

Давайте сначала разберемся, с какой целью необходимо вносить щебень. Прежде всего, именно этот материал придает бетону прочность. Цемент сам по себе не способен выдерживать высокие нагрузки, он постепенно деформируется, трескается и разрушается.

Поэтому его роль в бетоне, скорее, адгезионная. Проще говоря, он служит средством, которое сцепляет фракции наполнителя между собой. А вот прочность конструкции зависит как раз от соответствующих характеристик щебня, который и принимает всю нагрузку на себя.

Вторым фактором является то, что в случае отсутствия наполнителя бетон при застывании постепенно будет усаживаться. Следствием этого будет являться все та же деформация, трещины и прочие проблемы. Щебень же усадке не подвержен, поэтому успешно решает данную проблему.

Третьим важным моментом является стоимость. Цена цемента гораздо выше, чем щебня, поэтому замена большой части первого материала вторым приводит к существенной экономии. Конечно, не стоит при этом гнаться за наибольшей дешевизной, думая, что подойдет любой тип наполнителя.

Разновидностей щебня довольно много, они отличаются друг от друга характеристиками и целью применения. Поэтому подходить к выбору следует не только с точки зрения экономии бюджета. Далее мы поговорим как раз об отличиях разновидностей и о том, какой нужен щебень для производства различных типов конструкций.

Классификация щебня

Щебень добывается путем дробления горных пород или же из переработанных отходов, образующихся в тяжелой промышленности. На вид представляет собой камешки различного размера, которые называются зерном или фракциями.

Существует несколько стандартов, которым должны соответствовать показатели щебня. Например, размер одной фракции составляет не менее полусантиметра. В Европе — не менее 30 мм. Это самый простой показатель, но есть и другие, от которых, собственно, и зависит целевое применение материала.

Лещадность

Лещадь — это плоская плиточка или доска. От этого слова и пошел термин «лещадность». Данный показатель обозначает процент содержания плоских фракций в общем количестве партии щебня. Существует два вида зерен, к которым относится характеристика «лещадные»:

• пластинчатые — толщина такой фракции как минимум втрое меньше длины,
• игольчатые — ширина как минимум втрое меньше длины.

В каждой партии щебня высчитывается процент содержания того или иного вида лещадных зерен. В зависимости от полученного показателя присваивается номер группы. Нормативным документом для данной процедуры является ГОСТ 8267-93 в редакции №3 от 24.04.2002 г.

Зерна, которые не относятся к лещадным видам, называются кубовидными. Они считаются самыми качественными, поскольку отлично трамбуются и обладают высокой прочностью. Предлагаем рассмотреть таблицу, где наглядно показано, какой процент пластинчатых и игольчатых фракций содержится в каждой группе щебня, отсортированной по показателю лещадности.

Как видите, содержание пластинчатого и игольчатого щебня выше всего в пятой группе, она считается наименее качественной. В первой группе основная масса состоит из кубовидного материала. Это лучший щебень, который можно применять в самых ответственных работах, но и стоимость у него соответствующая.

Материал с самым высоким показателем лещадности лучше всего использовать для различных дренажных слоев, а с самым низким — для производства фундаментов и прочих сооружений, на которые впоследствии будет приходиться высокая нагрузка.Как видите, содержание пластинчатого и игольчатого щебня выше всего в пятой группе, она считается наименее качественной. В первой группе основная масса состоит из кубовидного материала. Это лучший щебень, который можно применять в самых ответственных работах, но и стоимость у него соответствующая.

При использовании щебня с высоким процентом содержания игловатых зерен следует учитывать еще и тот фактор, что они плохо трамбуются, образуют много пустот, поэтому бетонная конструкция с таким наполнителем получится не слишком прочной. Да и цемента на такую плиту уйдет гораздо больше, чем могло бы.

Прочность

Показатель прочности высчитывается путем испытаний материала. Для этого имитируются агрессивные условия эксплуатации: давление, дробление и износ. По итогам испытаний материал разделяется на группы в соответствии с нормативами. Каждой из них присваивается условное обозначение — маркировка.

Показатель прочности щебня прямо указывает на то, для каких работ может использоваться конкретный материал. Выделяют следующие обозначения:

• М1400–М1600 — самый высокий показатель, такой материал подходит для любых сооружений, даже для тех, на которые предполагается в будущем крайне высокая нагрузка. К таким относятся, например, фундаменты высотных зданий, башни, мостовые опоры и т.д.,
• М1200–М1400 — тоже хороший показатель. Эта группа, как и предыдущая, может использоваться для строительства фундаментов высоток. Также такой щебень широко применяется в формировании набережных и возведении гидротехнических сооружений,
• М800–М1200 — щебень с такой маркировкой обладает нормальной прочностью, применяется для строительства несущих стен в различных сооружениях и фундамента, используется как отсыпка под железнодорожные пути,
• М600–М800 — материал средней прочности, большого напора не выдержит, поэтому применяется только для несильно нагруженных конструкций. Подходит и для сооружения насыпей, но только в том случае, если они ограничены с четырех сторон,
• М200–М600 — самые низкие показатели прочности. Такой щебень не используется в строительстве. Он применяется только для создания дренажных слоев и отсыпки, а также в очистных сооружениях.

Маркировка присваивается в зависимости от процентного содержания щебня самой слабой прочности в общей массе. Например, в М1600 это количество не может быть более 1%, а для М400–М800 оно допустимо до 10%.

Помимо щебня, существует похожий на него материал — гравий. Их часто путают, но для строительства это критично. Гравий обладает гораздо более низким уровнем прочности, чем его собрат. Поэтому использовать его вместо щебня недопустимо.

Морозостойкость

Морозостойкость очень важна при эксплуатации щебня как в строительстве зданий, так и в сооружении дорог. Конечно, это в тех случаях, когда речь идет о регионах, которым свойственны заморозки.

В период осадков материал впитывает какое-то количество влаги. Затем, при наступлении низких температур, вода в порах замерзает и, как мы все помним из школьного курса физики, расширяется. Понятно, что материал при этом постепенно деформируется и разрушается. Вот почему при выборе некачественного щебня бетонная конструкция, в которой он использовался, может прослужить очень недолго.

Чтобы избежать таких ситуаций, были выведены определенные параметры морозостойкости. Как и в случае с прочностью, щебень проходит испытания, после чего сортируется на группы с конкретными показателями.

В качестве такого испытания производятся поочередные заморозки и оттаивания. Подобное воздействие оказывается на отдельные фракции, предварительно пропитанные влагой. Если после примерно двухсот таких процедур зерна остаются неповрежденными, это говорит об их хорошей морозостойкости. При этом в качестве повреждений учитываются:

• расслоение,
• растрескивание,
• скругление ребер или углов.

После испытаний конкретной группы щебня подсчитывается количество циклов заморозки, которое она выдержала. Это число и указывается в качестве маркировки, при этом перед ним ставится буква F. Существуют следующие категории F:

• 15,
• 25,
• 50,
• 100,
• 150,
• 200,
• 300,
• 400.

Как вы уже поняли, чем больше число, тем выше морозостойкие качества материала. По этому показателю определяется, в каких целях можно использовать щебень. Например, марки от F15 до F50 подходят только для дренажа и подсыпок под дорожное полотно. Либо для внутренних работ в отапливаемом помещении.

Маркировки от F50 до F150 могут использоваться в строительстве, но только в тех регионах, которым свойственен мягкий климат: это Средняя Полоса либо южные территории. А вот марки от F200 до F400 могут применяться где угодно, даже в самых холодных точках земного шара. Причем они подходят для строительства самых ответственных сооружений: вышек, мостов и тому подобного.

При расчете необходимого показателя морозостойкости для ваших целей необходимо знать еще один нюанс. Испытания проводятся на отдельных зернах щебня, но при использовании его в бетонной конструкции данная характеристика увеличивается примерно на треть. Так получается из-за того, что внутри плиты образовывается определенный уровень давления.

Разновидности

В зависимости от происхождения и способа получения щебень подразделяется на несколько видов:

• гранитный — добывается из соответствующей породы путем взрыва и последующего дробления, просеивания. Обладает высокими адгезионными свойствами благодаря рваным краям зерен. Прочностные характеристики тоже очень хороши, поэтому данная разновидность очень широко используется в производстве бетонных конструкций и в прочих строительных работах,
• гравийный — добывается так же, как и гранитный (взрыв и последующее просеивание), но из каменной скалы. Прочностные характеристики несколько слабее, чем у предыдущей разновидности. Внешний вид тоже невзрачен, но для бетона это роли не играет, поэтому гравийный щебень тоже популярен в строительстве. К тому же, он дешевле гранитного, да и добыча его проще, так как каменная скала обладает меньшей прочностью. Бонусом является низкий уровень радиации,
• известняковый — это хорошо спрессовавшийся под воздействием времени кальцит карбоната. В бетонных конструкциях не применяется, подходит только для сооружения отсыпок на дорогах и железнодорожных путях, поэтому останавливаться на этой разновидности подробно мы не будем.

Существует также шлаковый и вторичный щебень, производящийся из отходов металлургии. Но показатели таких материалов — в частности, морозостойкость и прочность — совсем невелики, поэтому для использования в бетоне этот вариант тоже не рассматривается.

Использование фракций щебня различного размера также зависит от его разновидности. Поскольку для производства бетонной конструкции нам могут пригодится только гранитный и гравийный, рассмотрим именно эти два типа.

Мы разобрали все возможные характеристики щебня. А теперь давайте посмотрим, как на основе полученной информации выбрать нужный материал для использования в конкретном виде бетонных работ.

Выбор наполнителя для бетона

Прежде всего, необходимо отталкиваться от того, для какой цели будет использоваться произведенный вами бетон:

• декоративное оформление: искусственные камни для ландшафтного дизайна, плитка для дорожек в саду и т.д. Для этой цели подойдет мелкозернистый материал. Также он может использоваться для создания асфальта. А вот для ответственных строительных сооружений его нельзя использовать. Во-первых, он для этого слишком дорого стоит, во-вторых, такие конструкции имеют риск деформироваться со временем,
• заливка фундамента и прочие крупные строительные работы. Здесь оптимальным является размер зерен от 10 до 40 мм, то есть средний. К особенностям работы с материалом относится необходимость использования бетономешалки, поскольку вручную замешать бетонную смесь с наполнителем такого размера очень затруднительно,
• производство бетона в больших объемах и строительство очень крупных сооружений. Здесь, соответственно, пригодится сама крупная фракция щебня, от 40 до 70 мм. Если речь идет о заливке фундамента, то к такому наполнителю следует добавить более мелкий. В противном случае, бетон получится не очень прочным. Соответственно, сооружение быстро начнет разрушаться.

Следующим шагом при выборе должен стать подбор соответствующей маркировки. Она есть как у бетона, так и у щебня. Ниже приводится таблица соответствия марок, на которую можно опираться.

Как видите, числовой показатель марки щебня выше, чем у подходящего к нему бетона. Это связано с тем, что после изготовления конструкции бетон какое-то время продолжает «созревать», при этом его показатели постепенно увеличиваются. Щебень же такой способностью не обладает. Соответственно, по прошествии некоторого времени (обычно это занимает примерно полгода) показатели бетона догонят наполнитель по уровню.

Если рассматривать отдельно прочность и морозостойкость, то тут все просто: выбирать наполнитель следует исходя из тех условий, в которых будет эксплуатироваться готовая конструкция.

Существует и еще несколько нюансов выбора, о которых знают опытные строители:

• если марка бетона ниже 250-ти, то в качестве наполнителя выгоднее и разумнее использовать гравий,
• если речь идет о производстве фундамента, то в роли наполнителя обязательно должен выступать щебень соответствующего качества,
• в случае, когда на рынке нет большого разнообразия марок, оптимальным выбором будет гранитный щебень с размером фракций от 5 до 20 мм. Такой наполнитель считается универсальным, поскольку бетон с ним подходит практически для любого вида работ,
• если остро стоит вопрос экономии, то можно смешать гранитный наполнитель с гравийным. Конечно, перед этим следует тщательно просчитать показатели будущей нагрузки на готовую бетонную конструкцию,
• для получения очень прочной бетонной плиты нужно использовать фракции щебня разных размеров. Если брать только крупные, то в конструкции будет больше незаполненных мест, да и цемента уйдет значительное количество, что негативно скажется на бюджете. Оптимальной считается смесь больших, средних и маленьких фракций,
• перед смешиванием бетона щебень необходимо тщательно промыть. Налипшая на него пыль, грязь и глина значительно ухудшают адгезионные свойства. Соответственно, прочность готовой конструкции будет гораздо ниже, чем необходимо.

Как вы уже поняли, правильный наполнитель для бетона имеет огромное значение для всей возводимой конструкции. Если речь идет о строительстве дороги, то последствия неверного выбора будут, скорее, экономического порядка — придется нести большие затраты на ремонт полотна.

Гораздо страшнее ситуация может стать в том случае, если подобный просчет допущен при возведении жилого дома. Непрочные бетонные плиты быстро и внезапно разрушаются, вызывая катастрофические последствия.

Именно поэтому крайне важно при выборе щебня учитывать абсолютно все показатели: прочность, морозостойкость, разновидность материала, размер фракций и соответствие целевому назначению. При соблюдении всех пунктов можно не опасаться негативных последствий.

В завершение рекомендуем вам посмотреть видеоролик на эту же тему, чтобы полученные знания как следует закрепились. Желаем вам удачи в строительстве. До новых встреч!