Щебень кубовидный

Аналитический материал
(По материалам конференции «Нерудные строительные материалы», автор Макарьев Д.З.)

kub_shebЩебень кубовидной формы является строительным материалом нового поколения. Процент содержания зерен пластинчатой и игловатой формы в нем не превышает 15%, что соответствует 2 группе по форме зерен (ГОСТ 8267-93). Щебень кубовидной формы имеет очевидные преимущества:

• Повышается долговечность бетонных конструкций и асфальтобетонных покрытий в результате большей плотности укладки (большего содержания щебня в готовом изделии, а не песчано-цементного или песчано-битумного связующего).
• Снижается расход связующих (битум, цемент) и песка в результате уменьшения содержания этих компонентов в готовом изделии вследствие более плотной укладки щебня.
• Коэффициент уплотняемости асфальтобетонной смеси приближается к единице. Этот эффект достигается в результате все той же более плотной кладки, когда куски щебня касаются друг друга, а не контактируют друг с другом через прослойку песчано-цементной или песчано-битумной смеси. На уплотняемость асфальтобетона существенное влияние оказывают форма зерен и шероховатость применяемых минеральных материалов, эти качества значительно повышают сопротивляемость асфальтобетона уплотнению. Недостаточное уплотнение асфальтобетонного дорожного покрытия является основной причиной его разрушения. К примеру, при обследовании причин повреждений асфальтобетонных покрытий дорог и магистралей установлено, что более 50% всех разрушений объясняется недостаточным уплотнением.
• Снижаются время и трудозатраты по укладке асфальтобетонного покрытия. Это происходит в результате лучшей текучести и способности к разравниванию смеси, где частицы имеют более овальную форму. В результате для укладки покрытия требуется меньшее количество проходов катка, чем при использовании щебня с высоким содержанием зерен пластинчатой (лещадной) и игловатой формы. При работе современных асфальтоукладчиков часто возникают проблемы из-за асфальтовых смесей, подготовленных на основе щебня с лещадностью выше 15% во всех классах крупности щебеночной смеси.
• Плотная укладка также влияет на рост морозоустойчивости дорожного полотна, так как большее минеральное наполнение препятствует испарению из асфальта легких фракций битума, что снижает образование трещин. Плотная укладка снижает возможность образования калейности – одной из причин трещиноватости.
• Чем меньше лещадных и игловатых зерен, тем выше жесткость и несущая способность щебеночного основания. Прочность щебеночного основания зависит от показателя жесткости слоя (модуля упругости) и горизонтального бокового распора (постоянно действующего сжимающего напряжения, возникающего при уплотнении и поддерживаемого в процессе эксплуатации основания внешним воздействием). Чем больше модуль упругости, тем больше прочность и долговечность основания. Боковой распор в щебеночном слое повышает его сдвигоустойчивость, придает ему способность воспринимать растягивающие напряжения при изгибе и, как следствие, повышает изгибную жесткость. При наличии в слое этого распора зернистый материал под нагрузками деформируется как сплошная среда без нарушения контактов между зернами в зоне действия растягивающих напряжений. Отсутствие надлежащего бокового распора (расклинки) способствует образованию волн, просадок, вырыванию из слоя отдельных щебенок («катун»). Это затрудняет проезд по основанию строительного транспорта, вызывая повышенный износ шин под воздействием острых углов и граней отдельных щебенок, и исключает нормальную укладку по такому основанию асфальтобетонных слоев. Эффективна форма зерен кубовидная. Применение щебня с кубовидной формой зерен обеспечивает их более плотную упаковку, лучшую заклинку с созданием бокового распора и, как следствие, повышенную жесткость.
Таким образом, преимущества щебня кубовидной формы для строительства очевидны: повышение прочности и долговечности щебеночного основания, повышение плотности укладки асфальтобетонных смесей, снижение расхода связующих, увеличение прочности и морозостойкости дорог и конструкций, в конечном счете — снижение себестоимости строительства. Эти аргументы давно известны, как европейским и американским, так и российским строителям. В пользу повышения качества щебня выступила МНТК по стандартизации, техническому нормированию и сертификации в строительстве, приняв изменения государственного стандарта (ГОСТа), а также РОСАВТОДОР, обязав свои подразделения руководствоваться новым ГОСТом в дорожном строительстве.