Технологии производства щебеня для производства бетонов

Щебень представляет собой крупный заполнитель, используемый в производстве бетонов. Способствует образованию жесткого скелета, повышению прочности материала и модуля деформации. Наличие щебня снижает ползучесть бетона, усадку, расход цемента и повышает его эксплуатационный срок. Мелкий заполнитель, каковым является песок, влияет на вязкость бетонной смеси, плотность и предельное напряжение сдвига.

От формы зерен щебня зависит удобство укладки бетонной смеси. Зерна плоской (лещадной), а также игловатой формы имеют более высокую пустотность в отличие от зерен кубовидной формы. Поэтому вес щебня с частичным содержанием зерен, имеющих плоскую и игловатую форму на 15% ниже. Если щебень полностью состоит из этих зерен, то объемный насыпной вес снижается на 9–10%.

Данный фактор приводит к увеличению расхода цемента. Несмотря на то, что форма зерен крупного заполнителя незначительно влияет на прочность бетона, она требует повышенного внимания. Для дорожного бетона и строительства оснований дорог плоские и игловатые зерна в щебне должны составлять до 25%, для производства асфальтобетона — до 15%.

Действующее ограничение по содержанию зерен плоской и игловатой формы по отношению большего и меньшего размеров выше трех не является достоверной характеристикой формы зерен. За рубежом стандарт оценки формы зерен иной, оценка производится по индексу формы, определяемому по отношению самого большого и самого наименьшего зерна в пробе.

Бельгийский стандарт NB № 329, 1962 предусматривает деление щебня по трем категориям:

• обычный щебень;
• недодробленный щебень;
• передробленный щебень кубической формы.

Наименьшие показатели «индекса формы» для щебня разных категорий (по бельгийскому стандарту NB № 329, 1962)

По данным, представленным в таблице, видно, что требования к форме зерен для обычного щебня почти не предъявляются (его можно отнести к щебню из зерен, имеющих плоскую и игловатую форму, в соответствии с нашими стандартами). Требования к форме зерен щебня, который относится к более высоким категориям, достаточно жесткие.

При выполнении ряда работ наблюдается отрицательное влияние удлиненных и плоских заполнителей. Их использование снижает показатели прочности материала, увеличивает вхождение цемента, ухудшает устойчивость бетона к морозу. Учитывая этот фактор, укладка бетонного полотна при строительстве автомобильных дорог должна производиться с использованием щебня, в котором не будет лещадных и игловатых зерен. Такие заполнители в бетонной смеси делают ее неудобоукладываемой, плохо уплотняющейся, что приводит к образованию в бетоне раковин, требующих дополнительного расхода цемента.

Чтобы проверить, какое влияние на параметры бетона оказывают куски лещадной формы в щебне, институтом ВНИИЖелезобетон проводились исследования. В качестве опытного образца был взят щебень, изготовленный из натуральных горных пород. По результатам исследований ученые сделали вывод, что чем больше кусков лещадной формы в щебне, тем меньше его прочность. Одновременно с этим показателем снижается и объемный вес бетона, приводящий к недоуплотнению бетонной смеси. Большое количество щебня лещадной формы в бетоне (более 50%) затрудняет его уплотнение и делает материал менее прочным.

Причиной отрицательного влияния кусков лещадной формы в щебне называют то, что укладка материала производится преимущественно плашмя, как укладка черепицы. Это вызывает затруднения при взаимном скольжении рядом лежащих кусков и требует применения более мощного вибрационного оборудования.