Песок, щебень и гравий

Нерудные строительные материалы и минеральные вяжущие

Зощук Н.И., Сирицо В.И. /избранные главы/

1.2. Песок
Основными видами песков для строительных работ являются природный и искусственный (дробленый). Природные пески могут быть речными, морскими, горными и овражными. Речные и морские пески имеют округлую форму зерен. Горные пески содержат остроугольные зерна и больше загрязнены вредными примесями. Природный песок в зависимости от зернового состава подразделяется на четыре группы, характеризуемые модулем крупности и полным остаткам на сите с отверстиями 0,63 мм, определяемым после отсева от песка, зерен крупнее 5 мм (табл. I. ).

Таблица I. Классификация природного песка по крупности

Группа песка	Модуль крупности	Полный остаток на сите 0.63% (по массе)
Крупный	Более 2,5	Более 50
Средний	2,5-2,0	30-50
Мелкий	2,0-1,5	10-30
Очень мелкий 1,5-1,0	1,5-1,0	Менее 1.0

Модуль крупности Мкр равен сумме полных остатков, полученным при просеивании проб песка на стандартном наборе сит с отверстиями размером 2,5; 1,25; 0,63; 0,315; 0,14 м.м, деленной на 100:

Мкр = (А2.5* А1,25* А0,63* А0,315* А0,14)/100

где А2.5, А1.25, А0.63, А0.315, А0.14 - полные остатки на ситах с круглыми отверстиями, %.
Модуль крупности дает возможность достаточно просто численно выразить результаты ситового анализа и сопоставить кривые просеивания песков различного зернового состава. Дробленый песок по зерновому составу должен соответствовать зерновому составу природных крупного или среднего) песков. Количество зерен, проходящих сквозь сито с сеткой № 0,14 не должно быть более 10%. Суммарное количество пылевидных и глинистых частиц в природном песке не должно превышать 3%, в искусственном (дробленом) песке - 5% содержание глины соответственно не более 0,5%. Эти примеси наиболее вредны: обволакивая зерна песка, они повышают пустотнсть и вместе с тем препятствуют сцеплению песка с цементным камнем. А это ухудшает качество бетона. Пылевидные, илистые и глинистые примеси повышают водопотребность бетона. Органические примеси в песке обнаруживаются в виде мелких частиц, пленок на поверхности зерен, гумусовых кислот. Они могут взаимодействовать с минералами цемента, что отрицательно влияет на прочность растворов и бетонов, поэтому содержание органических примесей должно быть ничтожно малым. Содержание примеси органических (гумусовых) веществ, определяется на основе колориметрического испытания 3%-ным раствором едкого натра, который придает раствору окраску темнее цвета эталона. Однако это испытание носит качественный, а не количественный характер и не служит основанием для окончательного суждения о пригодности мелкого заполнителя. Если в песке повышенное содержание примесей, необходимо провести специальные исследования возможности его использования.
Широкое применение в строительстве находят искусственные пески, которые получают из отсева дробления скалькых пород (продукт с размером зерен менее 5 мм), отходов горно-обогатительных комбинатов (ГОКов), шлаков и зол. В стране ежегодно образуется до 200 млн. м3 отсева с модулем крупности 2,5-3,5, в то время как 90% территории страны имеет природный песок с модулем крупности 1,0-1,5. Если в отсеве не содержится чрезмерного количества глинистых примесей, то его можно использовать в качестве мелкого заполнителя бетона без обогащения. Зерна отсева имеют остроугольную пластинчатую форму. Это увеличивает пустотность и водопотребность песка. При дроблений пород пористые слабые разности измельчаются сильнее и попадают в мелкие Фракции отсева. Туда же попадают слюдистые и другие нежелательные минералы. В результате мелкие фракции отсева не только обусловливают большую водопотребность отсева, но и существенно ухудшают другие его свойства, как мелкого заполнителя бетона. Целесообразно отсев разделять на мелкий (с размером зерен до 0,63 или 1,25 мм) и крупный (0,63-5 или 1,25-5 мм). Мелкий продукт можно использовать в качестве песка для устройства оснований, а крупный - как компонент бетона.

1.3. Щебень, гравий и бутовый камень
Щебень представляет собой куски камня размером от 5 до 150 мм,. Получают его дроблением горных пород. Щебень применяют в строительстве в соответствии со стандартами, строительными нормами и правилами, а также техническими условиями на соответствующие виды строительных работ. По пределу прочности при сжатии щебень подразделяют на марки 1200, 1000, 800, 600, 400, 300 и 200 (табл. 2).

Для приготовления бетона применяют щебень крупностью 70 мм. Различают следующие фракции щебня: 5-10 мм, 10-20 мм, 20-40 мм, 40-70 мм. Щебень может выпускаться фракционный, т.е. состоящий из одной фракции, или смешанный, состоящий из различных фракций в требуемых соотношениях. Зерна должны быть однородны по качеству и приближаться по форме к кубу. Содержание вытянутых и плоских щебенок (лещадок) должно быть не более 15% в заполнителях для бетона и не более 35% - в щебне для других целей. Однако по соглашению сторон разрешается производство щебня с более высоким содержанием пластинчатых зерен.

Таблица 2. Марки щебня по дробимости при сжатии в цилиндре

Марка	Дробимость при испытании, %
	Осадочные породы		Изверженные метаморфические породы
	сухие	насыщенные водой	интрузивные	эффузивные
1200	до 6	до 9	до 16	до 9
1000	от 7 до 8	10-11	17-20	10-11
800	9-10	12-14	21-35	10-11
600	11-14	15-18	26-34	-
400	15-24	19-28	-	-
300	25-28	29-38	-	-
200	29-35	39-54	-	-

Гравий - это обломки горных пород с крупностью зерен 5-10 мм. Он находится на дне рек, морей, озер, применяется для тех же целей, что и щебень, и к нему предъявляются такие же требования. В природе часто встречаются месторождения песчаногравийных смесей. Такие смеси перед употреблением разделяют на песок и гравий. Прочность гравия определяется испытанием на дробимость в цилиндре. Для этого пробу гравия одной фракции установленным усилием сдавливают в цилиндре и затем просеивают через сито с размерами отверстия, соответствующими наименьшему размеру зерен в исходной пробе. По количеству прошедших через сито зерен судят о прочности гравия.
Для классификации по морозостойкости щебень и гравий подвергают попеременному замораживанию и оттаивании (от 15 до 300 циклов). Определение морозостойкости щебня и гравия предусматривает оценку ее по потере в массе стандартных фракций. Показателем морозостойкости считают число циклов, при которых потери испытываемой пробы в массе не превышают 10% (при числе циклов до 25 включительно) или 5% (при числе циклов 50 и более). Потери пробы в массе вычисляют по разности массы исходной пробы и материала, оставшегося на сите с отверстиями размером, равным нижнему пределу фракций при просеве ее после испытания.
Пылевидные и глинистые частицы, загрязняющие крупный заполнитель, могут быть различного происхождения. Источниками образования пылевидных частиц являются неполностью удаленные породы вскрытия (песок, супесь, почвенный слой, мелкие фракции дробления пород в щебень, а источниками образования глинистых примесей - глины и суглинки как в диспергированном, так и в агрегатном состоянии). Допустимое суммарное содержание пылевидных и глинистых частиц не должно превышать значений, приведенных в табл. 3.

Таблица 3. Допустимое содержание пылевидных .и глинистых частиц в крупном заполнителе, %

Породы	Крупный заполнитель марок
Породы	от 600 до 1200	от 200 до 400
Осадочные	2	3
Изверженные и метаморфические	1	-

Содержание глины в комках допускается в щебне на более 0,25 количество входит в общее содержание пылевидных и глинистых примесей

Бутовый камень - крупные куски камня размером в поперечнике 150-500мм и массой 20-40 кг, получаёмые при разработке взрывным способом извержением осадочных и видоизмененных пород. Различают бутовый камень рваный, постелистый и плитняковый. Бутовый камень должен быть однородным, без следов выветривания расслоения и трещин, без рыхлых и глинистых примесей. Предел прочности при сжатии породы должен быть не меньше 10 МПа (100 кгс/см2), коэффициент размягчения не ниже 0.75, морозостойкость не ниже 15 циклов. Применяют бутовый камень для возведения фундаментов и стен подземных частей зданий, для стен нежилых, вспомогательных и производственных помещении промышленного и сельскохозяйственного назначения. При бетонировании массивных малоармированных конструкций бутовый камень вводят в конструкцию для экономии бетона.
Крупные обломки (более 300 мм) горных пород ледникового происхождения, характеризующиеся окатанной поверхностью, называют валунным
камнем, который можно использовать как бутовый камень или для получения щебня