Дробленые каменные материалы. Щебень

Что называют щебнем? Это смесь угловатых обломков камня различной конфигурации размером от 5 до 150 мм.Как получают щебень? Щебень получают дроблением изверженных горных пород, например гранита, диабаза и других плотных и водостойких осадочных горных пород (известняка, доломита и песчаника), а также метаморфических пород. Наиболее пригоден щебень из твердых пород, имеющих высокую прочность и морозостойкость. При применение щебня для дорожного строительства к показателям, которые необходимо учитывать, прибавляют истираемость и сопротивление удару.По пределу прочности щебень подразделяют на марки. Щебень должен обязательно состоять из однородных по качеству обломков породы. Это очень важное требование. Нельзя допустить, чтобы в строительстве был использован щебень, полученный из обломков разных пород. Почему? Это нетрудно объяснить.Допустим, что наряду с твердым, устойчивым к истиранию щебнем попадет мягкий или легко размокаемый, который сразу развалится, как только на него начнет действовать достаточно большая нагрузка. Представьте себе, что в бетонной колонне, поддерживающей, например, крышу заводского сооружения, окажутся слабыми несколько щебенок, лежащих рядом. Что может произойти? Колонна не выдержит нагрузки, и все сооружение будет разрушено. Таким образом, крайне важно знать возможность службы щебня в сооружениях.В зависимости от назначения щебня к нему предъявляют те или иные требования. Так, для бетона высших марок требуется щебень из прочного камня. А вот щебень для дорожного строительства кроме прочности должен обладать еще высокой сопротивляемостью истиранию.Ведь дорожный камень в числе стандартных нагрузок выдерживает интенсивное окатывание. Это означает, что, например, под железной дорогой отдельные куски щебенки будут тереться один о другой. И, конечно, чем тверже камень, тем меньше его истирание. Вот здесь необходима гранитная щебенка, как наиболее устойчивая: сопротивление раздавливанию гранитного щебня более 200 МПа - истирание ничтожное. Щебенка же из осадочных горных пород, например из известняков, для железнодорожных путей плохо подходит, так как очень интенсивно истирается.Важным фактором является форма щебенки. Обычно в результате дробления ее форма приближается к кубу или тетраэдру. Это оптимальная форма. Хуже щебень с зернами плоской (лещадной) формы, так как они легко ломаются. Такую щебенку не используют в строительстве. Почему? Потому что необходимо, чтобы отдельные кусочки, составляющие щебенку, имели более или менее одинаковые размеры по всем трем измерениям. Только тогда она будет прочной.В худших сортах щебенки содержится от 10 до 25% кусочков плоской формы. Если такую щебенку ввести в качестве крупного заполнителя в состав бетона, то в процессе изготовления они могут лечь паралельно друг другу. В этом случае бетон будет иметь неодинаковую прочность в разных направлениях.Невольно возникает такой вопрос. Как могут образоваться плоские обломки при дроблении горной породы на щебенку? Все объясняется анизотропией горных пород. Если анизотропные, т.е. имеющие разные свойства в разных направлениях минералы располагаются в горной породе почти параллельно друг другу, то образуются плоские обломки. Что произойдет при дроблении? Направление трещин в первом зерне совпадет с направлением спайности во втором. При этом не будет никакой потери энергии. Далее трещина из одного зерна перейдет без всякой задержки в другое. Казалось бы, ничего особенного в нарушении структуры. Однако это скажется на прочностных свойствах камня. Примером влияния анизотропии на прочность камня может служить мелкозернистый гранит. При раздавливании в одном направлении прочность была равна 281 МПа, а в перпендикулярном - 257 МПа, т.е. примерно на 10% меньше.Чтобы получить однородный щебень, его дробят в дробилках разных конструкций (щековых и конусных). Процесс дробления таков. Вначале крупные глыбы камня, иногда до 2 м в поперечнике, раскалывают на мелкие куски. Затем щебень поступает на рассев, потом снова дробление, еще раз рассев и опять дробление. Рассортированный по размерам щебень поступает в механизированные бункеры. Их отверстия расположены над тем местом, где будет стоять вагон. Когда подан железнодорожный состав, вагоны подводят под бункеры. Нажатием кнопки открывают бункеры и загружают вагоны щебнем. Затем состав отправляют по назначению. Весь процесс производства и погрузки щебня автоматизирован. Изготовленный и рассортированный щебень однороден. Лабораторным путем на заводе определяют гранулометрический состав, форму и размер зерен и его физико-механические свойства.Щебень широко применяют в строительстве, главным образом в производстве железобетонных деталей, цементно-бетонных и асфальтобетонных смесей для дорожного строительства.В ряде случаев при отсутствии щебня для природного камня строители используют щебень из искусственного камня (кирпичный и шлаковый).В заключение рассказа о щебне приведем ряд факторов, касающихся дорожного щебня и его заменителей. Известно, что форма мелкой фракции, на которую истирается щебень, имеет большое значение при дорожно-строительных работах. Особое значение имеет наличие таких примесей, как глинистые сланцы, слюдистые породы, песчаники и мергели, которые могут быть в щебне. Вот они и создают глинистый продукт, затрудняющий движение по дороге и пачкающий ее поверхность (а это снижает безопасность движения).