Гранитный или кварцитный щебень использовать для фундамента

Отличие кварцито-песчаника от гранитного щебня

Одним из приоритетов любой области деятельности является качество выполнения заданной цели и прочность, надёжность используемого материала, видов которого в наши дни существует несчитанное множество. Они в свою очередь также делятся на определённые типы по внешним и функциональным признакам.

Несмотря на это разнообразие, камень – сырьё, которое используется, вероятно, с начала становления человечества, и ему часто отдают наибольшее предпочтение.

Использование камня

Сейчас камни – это не только природный образец, но и эффективный материал, который используется в различных сферах деятельности.

Сегодня предстоит рассмотреть кварцито-песчаник и гранитный щебень, узнать их область использования, свойства, характеристику, а также наглядно найти сходства и различия.

Гранитный щебень

Щебень – это сыпучий неорганический материал, который создан посредством измельчения скальных горных пород. Наиболее часто для создания щебня применяется гранит.

Он имеет ряд свойств: прочный, обладает радиоактивностью, адгезией, устойчив к низким температурам, может взаимодействовать с влажной средой (водонепроницаем).

Щебень очень часто используется в области строительства. Его применяют в ремонте железных дорог, трамвайных линий. Он также присутствует при закладывании фундамента для постройки зданий.

Кварцито-песчаник

Кварцито-песчаник – природный монолит. В его составе имеются частицы кварца. Он применяется не только в производственных, но и в декоративных целях. Он может подвергаться зеркальной полировке, почти не стирается.

Кварцито-песчаник добывается в процессе подрыва породы.

Он подвергается различным способам обработки: шлифовка, полировка, покрытие пропиткой или лаком, деформирование. Таким образом, камень часто служит достойным украшением в элементах интерьера.

Количество возможных изделий из этого монолита сложно подсчитать. Из него создаются различные элементы архитектуры и художественные изделия. В их числе паркеты, карнизы, тумбы, балясины и др.

Что лучше

Песчаник по своей природе не менее крепкий, чем гранит, поэтому его широко используют для укрепления дорог, площадей и т. д.

Безусловно, оба материала имеют очень широкий круг использования и высокую востребованность. Наглядно можно проанализировать, что, несмотря на внешнее различие, оба вида камня очень прочные, имея при этом различный состав.

Источник

Выбираем щебень для строительства фундамента

Фундамент — это тот элемент, который возводится фактически в первую очередь. От него зависит очень многое. Если прохудится или даже рухнет крыша, её можно восстановить; если треснут стены, их также можно возвести заново на том же основании. А вот не выдержавший фундамент может заставить строить всё с самого начала. Поэтому здесь всё важно, и это касается не только расчётов, но и правильно подобранного материала и даже его составляющих.

Как правило, эта конструкция строится из бетона. Для его приготовления нужны цемент, песок, вода и крупный заполнитель. Роль последнего часто играет щебень. Именно он увеличивает прочность фундамента, поэтому, как вы поняли, его выбор не должен быть любым. Какой же щебень нужен для бетонного фундамента? Об этом и поговорим.

Классификация

Щебень бывает разным. Но рассмотреть его с одной точки зрения не получится, ведь важность имеет множество его составляющих. И, для того, чтобы создать настоящий крепкий фундамент из щебня, нужно обращать внимание на:

1. Материал. Камешки, укрепляющие основание, получаются из разных материалов. В одном случае щебень может оказаться недостаточно прочным, в другом Вы просто переплатите;
2. Морозостойкость. Это — очень важный момент, поскольку бетон должен выдерживать низкие температуры;
3. Прочность. Думаю, здесь комментарии буду лишними;
4. Фракцию. Знания о размере также не будут лишними. Например, для того, чтобы не выбрать нестандартную щебёночную фракцию;
5. Лещадность. Это интересное слово также играет важную роль. Так, камни не той лещадности могут стать причиной появления пустот в бетоне.

Как видите, пунктов немало. И для того, чтобы возвести фундамент, их нужно обязательно учитывать, ведь правильно выбранный щебень благодаря своим характеристикам надёжно укрепит конструкцию, а неподходящие камешки просто загубят его. Ну, а для того, чтобы не ошибиться в своём выборе, мы рассмотрим все эти моменты подробнее.

По материалу

Щебень — это, по сути, камни, которые получаются не из единственной конкретной породы. Отталкиваясь от происхождения, материал делят на:

Самым прочным является гранитный вид. Впрочем, не стоит сразу обращать на него внимание. Да, для тяжёлых масштабных домов он подходит в самый раз.

Но, если Вы строите небольшое одноэтажное здание, такой щебень будет просто ни к чему, поскольку нагрузки будут малы, зато стоимость материала велика.

В таких случаях лучше всего выбрать гравийный вариант, который и дешевле, и достаточно прочный.

Кроме жилых домов, во дворе могут возводиться и другие постройки вроде сараев, гаражей под легковушку или беседок. Для них хорошо подойдёт известняковый щебень, прочность которого ниже гравийного, как, собственно, и цена.

Особое внимание здесь нужно уделить гидроизоляции, поскольку известняк имеет свойство вымываться.

Также здесь можно использовать и шлаковый вид, который получают путём дробления доменных отходов.

Правда, его прочность самая разная, поэтому для жилых зданий он тоже подойдёт. А вот вторичный аналог здесь не подойдёт, поскольку его прочность доходит разве что до средней. Правда, для забора, имеющего фундамент, его вполне хватит, тем более, что стоимость таких камней довольно мала (например, гранитный аналог стоит в два раза дороже).

По морозостойкости

Довольно важная характеристика щебня особенно для мест с суровым климатом. Что обозначает эта самая морозостойкость? Это — способность замерзать и оттаивать определённое количество раз без серьёзных потерь качеств. Для этого щебень подвергается процессам замораживания и оттаивания.

Минимальная морозостойкость щебня — F50, максимальная — F400 (с шагом 50). Какой щебень будет оптимальным для фундаментного бетона? Ответ прост: тот, который выдерживает не менее 300 циклов. Обязательно обращайте внимание на этот параметр, иначе камень с меньшей стойкостью погубит Ваш фундамент.

По прочности

Любое основание держит на себе конструкцию, будь это забор стены с колоннами и крышей. Поэтому бетон всегда получает определённую нагрузку, которую он должен выдержать. Иными словами, материал должен быть достаточно прочным. А щебенка, как мы уже упомянули, обеспечивает этот показатель на должном уровне.

Прочность щебня имеет несколько уровней, в результате чего камню присваивают одну из следующих марок:

1. Высокой прочности (М 1200 — М 1400).
2. Прочный (М 800 — М 1200).
3. Средней прочности (М 600 — М 800).
4. Слабой прочности (М 300 — М 600).
5. Очень слабой прочности (М 200).

Для возведения фундамента жилого дома нужно использовать частицы марки не менее М 1200. Вот почему известняковые камни не подходят для этих целей, ведь их максимальная марка — М 800, да и морозостойкость у них тоже доходит только до F150. А вторичный аналог и вовсе не имеет прочности выше средней.

По фракции

1. Мелкой зернистости (от 3 х 8 до 5 х 20 мм). Такие камни используют для изготовления различных бетонных конструкций (например, ЖБ плит).
2. Среднезернистые (от 20 х 40 до 25 х 60 мм). Его также применяют для создания ЖБ конструкций. Фундаменты также входят в их число.
3. Крупной зернистости (от 20 х 70 до 40 х 70 мм). Такие камни также входят в состав фундаментов, но уже тяжёлых и промышленных зданий.

Есть ещё один вид щебёнки, а именно нестандартной фракции (например, 70 х 120 мм). Для оснований она не подходит, да и в строительстве его фактически не используют.

А вот в декорировании ландшафтов этот камень нашёл своё место. То же касается мелких частиц размерами 3 х 8. Если Вы, к примеру, захотите посыпать дорожку, щебёнка такой фракции вполне подойдёт.

Какой же камень выбирают для фундамента? Оптимальные размеры — 5 — 10 мм, 10 — 20 мм и (наверное, особенно) 20 — 40 мм. Всё зависит от того, в какой именно части материал будет применяться. Об этом мы также скажем далее.

По лещадности

Это красивое слово обозначает процент присутствия в общем щебёночном составе лещадных камней.

Вообще, для фундамента нужно выбирать кубовидные камешки. А вот плоские и продолговатые нежелательны. Их и называют лещадными.

Такой щебень усложняет утрамбовку; при этом получается слишком много пустот, из — за чего расходуется больше вяжущего материала.

Конечно, использовать щебёнку только кубовидной формы у Вас вряд ли выйдет. Самый лучший вариант подразумевает наличие 10 процентов лещадных камней. Подобный щебень относится к первой группе лещадности, называемой кубовидной. Вторая — улучшенная — имеет в своём составе от 10 до 15% таких составляющих. Три последние группы называются обычными, каждая из которых содержит до 25,25 и, наконец, 50% лещадных частиц. Такие составы использовать, конечно, не рекомендуется.

Щебень для фундамента

Подбетонка

Для заливки фундамента часто используется подготовка под неё. Это делается для того, чтобы предотвратить утечку влаги и цементного молочка. Иногда в её роли выступает слой щебня, залитый жидким битумом, а иногда — «подбетонка», то есть, 10 — сантиметровый бетонный слой.

При расчёте песка и щебня и осуществляется выбор камня. В случае с «подбетонкой» используется мелкий щебень фракции 10 — 20 мм. А вот с вариантом с использованием битума фракция щебня под бетонный фундамент может быть и 40 — 70 мм. Хотя и вышеупомянутые мелкие частицы здесь тоже используются. То есть, выбор щебня для фундамента в этом случае будет сделать проще.

Уплотняющая подушка

Это — первый слой, с которого всё и начинается. Выбирая материал для подсыпки под фундамент (песок или щебень), как правило, останавливаются и на том, и на другом, поскольку песчаная подушка, хоть и обойдётся дешевле, но не будет такой прочной. Особенно это касается тех случаев, когда грунт является слабонесущим. Таким образом, устройство подушки под фундамент включает в себя два материала, каждый из которых играет важную роль.

Песок для подушки подойдёт из карьера, его крупность должна составлять порядка 2.2 — 2.5 мм. А вот фракция щебня в этом слое должна быть среднезернистой (например, 20 х 40). Важна и прочность — она не должна быть меньше средней (то есть, М 600). Известняковый щебень в таких подушках не используется, поскольку он склонен к усадке.

Отмостка

Этот элемент делается по всему периметру фундамента, чтобы не допустить подход влаги. В этой конструкции важно сделать хорошую систему для дренажа, для которой применяются щебёнка и песок.

Для отмостки можно приобрести и вторичный, и известняковый щебень. Здание на нём не возводится, поэтому больших нагрузок он испытывать не будет. Фракция может быть мелкозернистой: такие камни проще трамбовать, чем более крупные.

Видео

Полезное видео про характеристики щебня.

Заключение

Теперь вы знаете, как выбрать щебень для фундамента. Конечно, многие знают, что гравийные камни используются преимущественно, в то время как известняковый для основания жилого дома не подходит. Но, как видите, в этом вопросе важны и фракция, и морозостойкость и многое другое. Впрочем, теперь, мы уверены, вы сможете выбрать нужный щебень и возвести высококачественный фундамент, который прослужит не один десяток лет.

Источник

Бетон с разными видами щебня (кварцитопесчаник или гранит) в качестве заполнитлея

Открытое акционерное общество «Лебединский ГОК»
Общество с ограниченной ответственностью Техническое межведомственное объединение «Совтех»

Под редакцией д.ф. — м.н., профессора, ген. директора ООО «ТМО «Совтех» В.М.Абросимова

Перспективы использования щебня из кварцитопесчаника в качестве заполнителя бетонов

1. Геологическая и технологическая характеристика кварцитопесчаников Лебединского месторождения
2. Виды щебня, применяемого в производстве бетонов
3. Испытание бетонных смесей и бетонов на щебне ОАО «Лебединский ГОК» из кварцитoпесчаника
   1. Стандартные характеристики щебня из кварцитопесчаника Лебединского ГОКа
   2. Влияние щебня из кварцитопесчаника на технологические свойства бетонных смесей
   3. Темпы естественного твердения и прочность бетонов на щебне из кварцитопесчаника

От редактора

Одним из приоритетных направлений развития хозяйства России являются возрастающие объемы строительства дорог, путепроводов, жилья, производственных зданий и объектов специального назначения. Реализация строительства неизбежно порождает опережающий рост спроса на строительный щебень. Достаточно сказать, что дефицит щебня для дорож-ного строительства только в Центральном Черноземье составляет порядка 7 млн. кубических метров в год.

Решение этой актуальной проблемы возможно на основе расширения сырьевой базы каменных материалов, пригодных для производства щебня. Значительные запасы попутно добываемых горных пород и отходов обогащения железных руд, которые могут служить исходным сырьем, сосредоточены в месторождениях Курской магнитной аномалии (КМА) и, в частности, на месторождениях Лебединского горнообогатительного комбината (ЛГОК).

Горные породы по степени их пригодности для производства щебня могут быть разделены на четыре группы: 1 — рудосодержащие кварциты; 2- кварцитопесчаники; 3 — кристаллические сланцы; 4 — дайковые породы. По объемам запасов и физико-механическим свойствам наибольший интерес представляют кварцитопесчаники, кристаллические сланцы, а также отходы сухой и мокрой магнитной сепарации железистых кварцитов.

Опыт использования щебня из попутно добываемых пород Лебединского ГОКа в дорожностроительном комплексе Белгородской области хорошо известен и обстоятельно изложен в трудах ученых и специалистов Белгородской государственной технологической академии строительных материалов [1,2]. Однако, учитывая нарастающий интерес к этой продукции со стороны Центральных областей России и Московского региона, была поставлена задача:

• провести комплексные исследования по определению показателей качества щебня из кварцитопесчаника Лебединского ГОКа;
• выполнить сравнительные испытания бетонных смесей и бетонов с целью определения возможностей эффективного использования щебня Лебединского ГОКа в качестве заполнителей для бетонов при производстве бетонных и железобетонных изделий и конструкций.

Совокупность полученных результатов исследований и испытаний позволяет сделать заключение, что щебень Лебединского ГОКа из кварцитопесчаника обладает высоким качеством, не уступая по важнейшим показателям граниту, а по ряду свойств даже превосходит его, и может быть рекомендован как альтернатива гранитному щебню в качестве заполнителя в бетонных и железобетонных изделиях и конструкциях. Кроме того, огромные потребности в строительном щебне будут стимулировать долговременную и крупномасштабную организацию производства щебня на Лебединском ГОКе, ускоряя тем самым процесс утилизации попутно добываемых отходов и улучшая экологическую обстановку в бассейне.

Новые области применения щебня расширят номенклатуру бетонных и железобетонных изделий, способствуя становлению и развитию рынка строительных материалов, а его характеристики, изложенные в данной работе, помогут потребителю экономически обоснованно сделать выбор щебня для производства.

Задача исследований сформулирована первым заместителем ген. Директора ОАО «Лебединский ГОК» Губиевым М.Ю.

Организация научно-исследовательских работ и их сопровождение осуществлялись Онищенко С.А. и Долматовым Г.В.

1. Геологическая и технологическая характеристика кварцитопесчаников Лебединского месторождения

Кварцитопесчаники (КП) представляют собой серую с различными оттенками почти мономинеральную породу массивной текстуры. Структура в основном мелкозернистая, с размером зерен 0,02-2,0 мм. В пределах разведанных участков кварцитопесчаники характеризуются постоянством минерального состава и высокой прочностью.

Породообразующим минералом является кварц. По данным химического и гранулометрического анализа, содержание кварца составляет 73.4. 96 %., в среднем — 86.24%. Остальные минеральные материалы представлены мусковитом, биотитом, реже хлоритом, фукситом, альбитом, калиевым полевым шпатом.
Их содержание иногда достигает 10. 20 %.

Химический состав кварцитопесчаника (средний) в % SiO2-90.0, TiO2-0.27, Al2O3- 2.39, Fe2O3-2.16, FeO-1.58, MgO-1.34, CaO-0.89, Na2O+K2O-0.69, P2O5-0.11, S-0.06. Органические вещества отсутствуют.

Анализ результатов физико-механических испытаний кварцитопесчаников Лебединского месторождения свидетельствует об их высоком качестве. Средняя плотность — 2650 кг/м3, водопоглощение — 0.10 %, пористость — 0.91 %, временное сопротивление сжатию в водонасыщенном состоянии — 141.2 МПа, содержание серы в целом по месторождению, в пересчете на SO3 — 0.18 %. Щебень из кварцитопесчаников, не подвергшихся выветриванию, отличается высоким качеством, не уступая по важнейшим показателям гранитному, а по ряду свойств даже превосходя его.

Содержание сухого остатка, не более, мг/л

Содержание сульфатов, не более, мг/л

Содержание хлоридов, не более, мг/л

Общая жесткость, не более, мг-экв/л

Эти показатели удовлетворяют требованиям ГОСТ 8267-93, «Щебень и гравий из плотных горных пород для строительных работ», что подтверждено сертификатом соответствия ИЦ «Железобетон» г. Москва (см. приложение 1).

Гл. инженер ОАО «Лебединский ГОК» В.Ф.Щупановский

2. Виды щебня, применяемого в производстве бетонов

Роль заполнителей в обеспечении свойств различных видов бетонов чрезвычайно велика. Она определяется как характеристиками исходной горной породы, так и качеством заполнителя как сырьевого продукта, поступающего к потребителям — предприятиям стройиндустрии, заводам товарного бетона, строительным площадкам, — в виде песка или щебня (гравия) различного зернового состава, формы зерен, степени загрязненности и др.

В общем виде характеристики исходной горной породы определяют такие наследственные признаки заполнителя, как плотность, прочность, стабильность структуры, стойкость к определенным химическим, температурным, влажностным и прочим воздействиям. Качество заполнителя зависит как от конкретных условий добычи и переработки исходной горной породы (наличие, вид и характер примесей, влияющих на свойства заполнителя и зависящих от характера залегания добываемой породы и от присутствия и вида попутно добываемых пород; характеристик и условий работы дробильного и фракционирующего оборудования, определяющих форму зерен, характер поверхности заполнителя, количество зерен лещадной формы и содержание пылеватых и глинистых частиц и др.), так и от условий транспортирования, перегрузки и хранения заполнителя (загрязнение посторонними примесями, неконтролируемое перемешивание материалов разного вида и качества и т.д.). При прочих равных условиях основное влияние на качество заполнителя, естественно, оказывают факторы первой группы, относящиеся к характеристикам конкретного месторождения и определенного предприятия горноперерабатывающей промышленности.

Традиционно используемыми для производства щебня являются такие изверженные, глубинные интрузивные и излившиеся горные породы, как гранит, диабаз, габбро, базальт и др., а также осадочные горные породы: известняки, доломиты, песчаники, кварциты, и некоторые виды метаморфических пород, такие как гнейсы, сланцы и мрамор [3, 4].
Вид применяемых в конкретных регионах заполнителей определяется, прежде всего, удаленностью от сырьевой базы и транспортными расходами на доставку заполнителя. Так, например, многими предприятиями строительного комплекса г. Москвы для изготовления бетонов низких и средних марок (до М 300, что соответствует классу В 22,5 по ГОСТ 26633) использовался известняковый щебень Полотнянозаводского карьера, добываемый сравнительно недалеко от Москвы (Калужская область). Для изготовления бетонов более высоких марок, несмотря на значительное удаление сырьевой базы, транспортные расходы и сравнительно высокую стоимость, используется гранитный щебень Питкярантского карьероуправления (Республика Карелия).

В последнее время перебои с поставкой гранитного щебня на московские предприятия стали привычным явлением, что поставило вопрос о расширении сырьевой базы производства и применения заполнителей, прежде всего, за счет ранее не используемых в Московском регионе вскрышных и попутно добываемых горных пород. К ним относятся, в том числе, кварцитопесчаники, положительный опыт применения которых в качестве заполнителей для бетонов имеется на территории бывшего СССР [5].

Значительные объемы кварцитопесчаника добываются в виде вскрышной породы на Лебединском ГОКе, основной сферой деятельности которого является добыча и обогащение железных руд, производство железорудных окатышей и железорудного концентрата. Вместе с тем, местоположение Лебединского ГОКа в центре европейской части РФ (Белгородская область, г. Губкин), при условии соответствия свойств щебня из кварцитопесчаника нормативным требованиям, может в значительной степени способствовать устранению дефицита в крупном заполнителе, как в Москве и Московской области, так и в прилегающих областях.

3. Испытание бетонных смесей и бетонов на щебне ОАО «ЛГОК» из кварцитопесчаника

Для выявления практических возможностей, особенностей и условий применения щебня из кварцитопесчаника Лебединского ГОКа в качестве заполнителя для бетонов различных марок были проведены соответствующие комплексные исследования и сравнительные испытания с использованием пробы щебня, полученной от изготовителя — ОАО «Лебединский ГОК». В качестве контрольных образцов использовались пробы гранитного щебня и щебня из габбродиабаза.

Научно-исследовательские работы и испытания выполнены Государственным унитарным предприятием научно-исследовательским, проектно-конструкторским и технологическим институтом бетона и железобетона (ГУП НИИЖБ, г. Москва).

3.1. СТАНДАРТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЩЕБНЯ ИЗ КВАРЦИТОПЕСЧАНИКА ЛЕБЕДИНСКОГО ГОКа

Для предварительной оценки качества щебня из кварцитопесчаника Лебединского ГОКа были проведены испытания по проверке его основных стандартных характеристик в сопоставлении с образцами гранитного щебня и щебня из габбро-диабаза. Результаты испытаний тестируемого и контрольных образцов щебня, выполненных в соответствии с требованиями ГОСТ 26633 и ГОСТ 8269 приведены в табл.1.1.

Полученные данные показывают, что по основным показателям все пробы щебня удовлетворяют требованиям ГОСТ 26633. Однако следует отметить, что значение межзерновой пустотности щебня Лебединского ГОКа свидетельствует о потенциальной возможности улучшения его гранулометрического состава. Низкие значения водопоглощения щебня из кварцитопесчаника позволяют рассчитывать на отсутствие его значительного влияния на водопотребность бетонных смесей.

Таблица 1.1. Характеристики щебня Лебединского ГОКа и контрольных образцов.

Характеристики щебня	Образец щебня			Нормативные значения по ГОСТ 26633-91
	Кварцито-песчаник	Габбро-диабаз	Гранит
Содержание фракций, % 10-20 мм 5-10 мм

3.2. ВЛИЯНИЕ ЩЕБНЯ ИЗ КВАРЦИТОПЕСЧАНИКА НА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА БЕТОННЫХ СМЕСЕЙ

Проведенные исследования предусматривали определение характера и степени влияния крупного заполнителя щебня из кварцитопесчаника Лебединского ГОКа в сопоставлении с опробованными на практике заполнителями — щебнем из габбро-диабаза и гранитным щебнем, — на технологические свойства бетонных смесей, в том числе водопотребность, подвижность, плотность и воздухововлечение бетонных смесей.

Как известно, водопотребность бетонных смесей характеризуется расходом воды затворения, л/м3, необходимым для обеспечения заданной удобоукладываемости бетонной смеси при прочих равных условиях (заданном расходе и виде цемента, виде и качестве заполнителей).

При одинаковом виде и расходе цемента водопотребность бетонных смесей определяется, главным образом, видом и качеством заполнителя — зерновым составом (крупностью), загрязненностью, плотностью (водопоглощением) зерен заполнителя. С уменьшением зерен заполнителя (модуля крупности песка, наибольшей крупности щебня), увеличением содержания в заполнителе загрязняющих примесей в виде пыли, глинистых и илистых включений, увеличением пористости и водопоглощения заполнителей (например, при использовании пористых заполнителей) водопотребность бетонных смесей возрастает. Следствием этого, в свою очередь, является снижение прочности бетона, для компенсации которой требуется увеличение расхода цемента пропорционально увеличению водопотребности, т.е. до достижения исходного значения водоцементного отношения (отношение массы воды затворения к массе цемента — В/Ц).

Для изучения влияния щебня из кварцитопесчаника Лебединского ГОКа на водопотребность бетонных смесей были проведены испытания по подбору состава бетонов на трех видах щебня, в том числе щебня из габбро-диабаза с повышенной по сравнению с тестируемым образцом плотностью и гранитного щебня, сопоставимого по показателям плотности с тестируемым образцом.

С целью лучшего выявления воздействия вида щебня на технологические свойства бетонных смесей, составы бетона назначались из условия обеспечения равного (по объему) расхода щебня всех видов. Для исключения возможных искажений результатов вследствие технологических факторов, не отражающих влияние вида щебня (недостаточное или некачественное уплотнение бетонных смесей, расслоение бетонных смесей и т.д.), подвижность бетонных смесей во всех случаях составляла 1-4 см (марка П 1 по ГОСТ 7473) при соотношении массы песка к общей массе заполнителей, равном 0,4 (согласно литературным источникам, в этом случае обеспечиваются наибольшие показатели плотности и прочности бетона). Для получения бетонов с широким диапазоном прочностных свойств (от 30 до 50 МПа), а также для лучшего выявления потенциальных возможностей щебня из кварцитопесчаника, расход цемента при подборе состава бетонов варьировался в пределах от 250 до 400 кг/м3. Для выявления возможного влияния на результаты экспериментов вида и активности цемента, при подборе состава бетонов использовались цементы двух марок. Исходя из целесообразности внедрения щебня из кварцитопесчаника Лебединского ГОКа, прежде всего в качестве заполнителя для бетонов средних и высоких марок (класс В 30, т.е. марка М 400, и более), а также с учетом ситуации на московском рынке, характеризующейся доступностью качественных цементов, эксперименты проводились с применением Старооскольского портландцемента марки ПЦ М500 Д-0 и Белгородского портландцемента марки ПЦ М600 Д-0, удовлетворяющих требованиям ГОСТ 10178 «Портландцемент и шлакопортландцемент. Технические условия». В качестве мелкого заполнителя использовался кварцевый песок с Мк=2,3, удовлетворяющий требованиям ГОСТ 26633 «Бетоны тяжелые и мелкозернистые. Технические условия» и ГОСТ 8736 «Песок для строительных работ. Технические условия». Вода для затворения бетонных смесей во всех случаях соответствовала ГОСТ 23732 «Вода для бетонов и растворов. Технические условия»

Изготовление бетонных смесей осуществлялось в лабораторном бетоносмесителе принудительного действия. Готовые бетонные смеси испытывались по ГОСТ 10181 с определением подвижности, плотности, воздухововлечения с изготовлением образцов для определения прочности и других свойств (по ГОСТ 10180).

В табл.2.1 приведены фактические составы бетонных смесей, определенные исходя из показателей их плотности, а также расчетные значения объема растворной части, объема (абсолютного и насыпного) и межзерновой пустотности щебня (с учетом данных табл.1.1 по плотности и пустотности заполнителей). В той же таблице представлены результаты испытаний бетонных смесей по ГОСТ 10181, которые показывают, что при постоянной подвижности бетонных смесей расход воды затворения в смесях на щебне Лебединского ГОКа практически не отличается от расхода воды затворения в смесях на контрольных образцах щебня. Аналогичный вывод можно сделать относительно показателя воздухововлечения. Плотность бетонных смесей соответствует плотности крупного заполнителя и в зависимости от его вида возрастает в следующей последовательности: щебень гранитный — щебень из кварцитопесчаника Лебединского ГОКа — щебень из габбро-диабаза. Таким образом, при постоянном расходе материалов замена гранитного щебня щебнем из кварцитопесчаника Лебединского ГОКа не приводит к изменению технологических свойств бетонных смесей. При этом важно отметить, что не наблюдается негативных последствий подобной замены, т.е. не происходит увеличения водопотребности и, как следствие, заметного увеличения водоцементного отношения — В/Ц, — показателя, определяющего прочность и другие эксплуатационные характеристики бетонов.

Таблица 2.1. Технологические свойства бетонных смесей в зависимости от вида и расхода цемента и вида крупного заполнителя.

Состав №	Вид вяжу-щего мате-риала	Вид щебня	Расход материалов, кг/м3				В/Ц	Осадка конуса, см	Плотность бетонной смеси, кг/м3	Воздухо-вовлече-ние, об.%	Объем раствор-ной час-ти, л	Объем щебня, л/м3		Межзерновая пустотность щебня, л
			Вяжущий материал	Песок	Щебень	Вода						Абсолютный	Насыпной
1.	ПЦ М 500	Габбро-диабаз	253	790	1190	169	0,67	2,5	2402	2,1	552,0	431,0	777,0	346,0
2.		Гранит	249	777	1136	175	0,70	2,0	2337	2,2	551,9	431,0	789,0	358.0
3.		Кварцитопесчаник	255	796	1163	169	0,66	2,5	2383	2,2	555,1	439,7	823,1	383,4
4.		Габбро-диабаз	320	742	1144	171	0,53	4,0	2377	2,0	570,8	414,2	747,0	332,8
5.		Гранит	322	747	1096	178	0,55	3,0	2343	2,3	567,0	415,8	761.1	345,3
6.		Кварцитопесчаник	328	760	1115	169	0,52	2,5	2372	2,1	565,0	421,6	789,1	367,5
7.		Габбро-диабаз	390	712	1096	177	0,45	3,5	2490	2,1	587,0	397,0	715.4	318,4
8.		Гранит	394	718	1052	181	0,46	3,5	2345	2,2	582.0	399,1	730,6	331,5
9.		Кварцитопесчаник	398	727	1066	181	0,45	4,0	2372	2,3	587,0	403,0	754,4	351,4
10.	ПЦ М 600	Габбро-диабаз	306	773	1152	182	0,60	2,0	2413	2,6	575,7	317,1	752,0	334,9
11.		Кварцитопесчаник	304	770	1134	179	0,59	3,0	2387	2,2	571,0	428,7	802,5	373,8
12.		Габбро-диабаз	347	744	1139	176	0,50	2,5	2406	1,9	575,0	412,4	743,5	331,1
13.		Кварцитопесчаник	349	748	1097	170	0,49	2,5	2364	1,5	568,1	414,7	776,4	361,7
14.		Габбро-диабаз	400	729	1119	175	0,44	2,5	2423	2,0	582,0	405,1	730,0	324,9
15.		Кварцитопесчаник	398	727	1065	177	0,44	3,0	2367	2,0	582.9	402,6	753,7	351,1

3.3. ТЕМПЫ ЕСТЕСТВЕННОГО ТВЕРДЕНИЯ И ПРОЧНОСТЬ БЕТОНОВ НА ЩЕБНЕ ИЗ КВАРЦИТОПЕСЧАНИКА

Изучение влияния вида щебня на темпы твердения и прочность бетонов осуществлялось по ГОСТ «Бетоны. Методы определения прочности по контрольным образцам». Исследования проводились в возрасте 1,2,3,7 и 28 суток естественного твердения на бетонах с тремя видами заполнителя (габбро-диабаз, гранит, кварцитопесчаник) и портландцементе марки 500 (табл.3.1.,составы 1-9), а также на бетонах с двумя видами щебня и портландцементе марки 600 (табл.3.1.,составы 10-15).

Полученные в ходе экспериментов и приведенные в табл.3.1 данные показывают, что для бетонов на портландцементе марки 500 прочность бетонов на щебне Лебединского ГОКа при всех расходах цемента и во все сроки твердения практически не отличается от прочности бетонов на гранитном щебне (составы 2-3, 5-6, 8-9).

Прочность бетонов на щебне из габбро-диабаза несколько превышает прочность бетонов на гранитном щебне и щебне из кварцитопесчаника, особенно при пониженном расходе цемента (250 кг/м3, состав 1), что соответствует повышенной прочности щебня из габбро-диабаза по показателю дробимости. По мере увеличения расхода цемента до 320 и 390 кг/м3 (составы 4, 7) разница в прочностных показателях нивелируется.

С заменой портландцемента марки М500 на портландцемент марки М600 и, соответственно, с некоторым относительным уменьшением вклада прочности щебня в формирование прочности бетона, разница в показателях прочности бетонов на щебне из габбро-диабаза и кварцитопесчаника Лебединского ГОКа практически отсутствует (составы 10-11, 12-13, 14-15).

Анализ данных табл.3.1 позволяет утверждать, что на основе щебня из кварцитопесчаника Лебединского ГОКа, в зависимости от вида и расхода цемента, может быть получен бетон с прочностью, соответствующей маркам от 300 до 700 (классы бетона от В 25 до В 50 по ГОСТ 26633). В этом смысле возможности его применения не уступают возможностям применения гранитного щебня и даже щебня из габбро-диабаза.

Таблица 3.1. Составы и прочность бетонов в зависимости от вида и расхода цемента и вида крупного заполнителя.

Состав №	Вид вяжущего материала	Вид щебня	Расход материалов, кг/м3				В/Ц	Осадка конуса, см	Плотность бетонной смеси, кг/м3	Воздухо-вовлечение, об.%	Объем растворной час-ти, л
			Вяжущий материал	Песок	Щебень	Вода					1 сут	2 сут	3 сут	7 сут	28 сут
1.	ПЦ М 500	Габбро-диабаз	253	790	1190	169	0,67	2,5	2402	2,1	10,1	16,1	19,4	28,6	34,5
2.		Гранит	249	777	1136	175	0,70	2,0	2337	2,2	8,0	10,6	15.0	26,7	31,2
3.		Кварцитопесчаник	255	796	1163	169	0,66	2,5	2383	2,2	8,0	14,4	15,8	27,1	31,9
4.		Габбро-диабаз	320	742	1144	171	0,53	4,0	2377	2,0	12,1	21,7	25,2	36,1	43,0
5.		Гранит	322	747	1096	178	0,55	3,0	2343	2,3	10,9	17,3	22,4	32,0	40,5
6.		Кварцитопесчаник	328	760	1115	169	0,52	2,5	2372	2,1	9,4	19,9	22.5	32,7	41,3
7.		Габбро-диабаз	390	712	1096	177	0,45	3,5	2490	2,1	18,7	29,4	33,3	46,7	53,3
8.		Гранит	394	718	1052	181	0,46	3,5	2345	2,2	15,9	24,9	30,3	45,0	52,0
9.		Кварцитопесчаник	398	727	1066	181	0,45	4,0	2372	2,3	14,2	26,6	30,5	44,7	52,6
10.	ПЦ М 600	Габбро-диабаз	306	773	1152	182	0,60	2,0	2413	2,6	13,4	17,8	34,0	46,0	52,5
11.		Кварцитопесчаник	304	770	1134	179	0,59	3,0	2387	2,2	12,0	22,7	29,0	40,6	50,8
12.		Габбро-диабаз	347	744	1139	176	0,50	2,5	2406	1,9	14,0	20,7	28,6	48,0	56,8
13.		Кварцитопесчаник	349	748	1097	170	0,49	2,5	2364	1,5	14,4	21,8	29,9	46,5	57,4
14.		Габбро-диабаз	400	729	1119	175	0,44	2,5	2423	2,0	20,6	41,2	51,0	60,3	67,8
15.		Кварцитопесчаник	398	727	1065	177	0,44	3,0	2367	2,0	17,7	39,6	51,8	58,7	68,6

3.4. ВЛИЯНИЕ ЩЕБНЯ ИЗ КВАРЦИТОПЕСЧАНИКА НА ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОРОВОЙ СТРУКТУРЫ БЕТОНОВ

Результаты определения характеристик поровой структуры бетонов по кинетике водопоглощения приведены в табл.4.1, классификация структуры по показателям пористости [6] — в табл.4.2.

Анализ полученных данных показывает, что применение щебня из кварцитопесча-ника Лебединского ГОКа, как и щебня из габбро-диабаза, обеспечивает получение бетонов с плотной структурой. Несколько более высокая плотность бетона на щебне из габбро-диабаза связана с повышенной плотностью заполнителя, а незначительное увеличение показателей объемного водопоглощения Wo и средней крупности пор 2 при использовании щебня из кварцитопесчаника Лебединского ГОКа может быть связано с его неоптимальным зерновым составом, на что обращалось внимание выше (см.раздел 1). Характерно, что в бетонах с повышенным расходом цемента и, соответственно, в условиях увеличения

Источник