Какой щебень нужен в бетон?

Бетон только неспециалисту кажется целостным и неразделимым, но на самом деле он состоит из отдельных компонентов, каждый из которых делает свой вклад в высокую (или не очень) прочность, надежность и долговечность конечного монолита. Неизменными компонентами любого бетона выступают вода, цементное связующее и наполнитель – в качестве последнего чаше всего используется щебень. Поскольку щебень классифицируется сразу по нескольким параметрам и имеет разные свойства, подбирать его для замешивания бетона необходимо с умом.

Качественный щебень позволяет получить сверхпрочный бетон с прочностью от 1000 Мпа. На итоговое значение влияют и материал сырья, из которого изготовлен щебень, и фракция.

Виды подходящего щебня

Для производства бетонной массы может использоваться щебень с частицами кубовидными, клинообразными и лещадными, а также имеющими острые углы. В качестве сырья можно рассматривать как сырье натурального происхождения (дробленые горные породы), так и искусственное (переработанный строительный мусор). По понятным причинам искусственный щебень стоит существенно дешевле, но ввиду сравнительно невысокой морозостойкости и прочности он чаще применяется для укрепления ненадежных грунтов и строительства второстепенных дорог без высокой плановой нагрузки. Натуральный щебень практически любого вида стоит дороже, но и обеспечивает более высокую прочность бетонного монолита.

Принципиальное значение имеет и фракция щебня – примерный диаметр частиц, которые входят в состав массы. Общий принцип выглядит следующим образом: поскольку цельные куски камня обладают прочностью более высокой, чем бетон, следует выбирать крупную фракцию в ситуациях, когда важна максимальная итоговая прочность монолита. Зато мелкие фракции склонны набиваться в форму плотнее, они не оставляют значительных пустот в толще бетона.

Форма частиц тоже имеет значение – например, плоские и игловидные зерна схватываются друг с другом сравнительно плохо и требуют существенного расхода цементной составляющей. Более того, фракция такого типа еще и не способствует высокой морозостойкости монолита, потому для полноценного строительства такой щебень не применяется. Поскольку наша статья – о бетоне, а он обычно находит применение именно в строительстве, сосредоточимся на тех видах сыпучего материала, которые годятся для строительных целей.

Гранитный щебень – оптимальный выбор

Скупой платит дважды – эта поговорка актуальна для выбора щебня для производства бетонных конструкций, потому наиболее разумно приобрести дорогой гранитный материал. Делают его из настоящего гранита с помощью дорогостоящих дробильных машин. Теоретически можно использовать и другие виды щебня в качестве бетонного заполнителя, однако именно гранит безальтернативен, если планируется максимально высокая нагрузка:

• при заливке оживленных автотрасс и взлетно-посадочных полос;
• в производстве несущих элементов здания, будь то плиты, стены или колонны;
• при производстве конструктивных элементов моста, когда у бетонной конструкции нет никакой опоры, кроме другой бетонной конструкции.

Для гранитного щебня характерны высочайшие плотность, прочность на сжатие, а также вариабельная фракционность – можно найти зерна диаметром от 5 до 150 мм. Среди прочих фракций особой популярностью пользуется 5-20 мм – с ее применением строятся дороги и мосты, производятся железобетонные изделия различного назначения. Более крупные щебневые зерна 20-40 мм применяют при возведении промышленных объектов, фракции более 40 мм нашли применение в производстве особо крупных монолитов – например, бутобетонных фундаментов.

За эксплуатационные свойства гранитный щебень можно только хвалить – типичными показателями для него являются до 400 циклов заморозки и до 1400 кг выдерживаемой нагрузки на квадратный сантиметр поверхности.

Гравий и известняк – уместно, но с оговорками

Гравийный щебень производят, дробя карьерные породы и скалы. По своим характеристикам этот сыпучий материал не такой представительный, как гранитный аналог, но и стоит он существенно дешевле. Для прокладывания дорог, заливки фундаментов и производства железобетонных изделий гравия иногда вполне достаточно, тем более что фракции позволяют варьировать свойства – есть зерна до 10 мм в диаметре, а есть и более 40 мм.

Известняковый щебень используется для производства бетона сравнительно редко, хотя не стоит относиться к нему предвзято – он тоже бывает разных марок. Так, марки М600-М800 получают путем дробления качественного доломита или известняка, это обычно достаточно надежный материал крупных фракций. Марки М300-М600 получают только из известняка, а вот М200 для производства бетона не используют.

Как взаимосвязаны марки щебня и бетона?

Щебень представляет собой вкрапления в толще бетона, которые всегда являются более прочными и долговечными, чем вся масса в целом. Неудивительно – созданная природой скала способна стоять без заметных изменений миллионы лет, тогда как рукотворные объекты разрушаются все-таки быстрее. Потому марка щебня всегда существенно превышает марку того бетона, который получается из соответствующего сырья. Именно по этой причине тот же битый кирпич никогда не используют для производства бетонных конструкций с серьезной запланированной нагрузкой – велика вероятность, что изделие подведет в самый неподходящий момент.

Рассмотрим, как зависит марка бетона от марки щебня, и заодно напомним, что прочность – это выдерживаемая механическая нагрузка в килограммах на квадратный сантиметр:

• щебень М1200 позволяет производить бетон М400-М500;
• наполнитель с показателем М1000 дает бетонную массу класса М300;
• щебень с параметрами М800 позволяет получить бетон типа М200;
• из щебневого наполнителя М600 можно получить бетонные изделия М100.

Приведенные значения не следует воспринимать как предельно точные и не допускающие отклонений – на итоговый параметр влияют еще, как минимум, процент песка и цемента в составе бетона. Кроме того, имеет значение и материал сырья – так, бетон М300 и более прочный делают преимущественно на основе гранитного щебня, тогда как менее прочные варианты обычно производятся на базе гравийного наполнителя.

Главное правило заключается в том, что даже теоретически не получится сделать бетон более высокой марки, чем наполнитель в его составе, да и равноценной прочности достичь не удастся.

Как выбрать фракцию щебня для бетона?

Глобально для производства бетона применяются фракции щебня, вписывающиеся в диапазон 5-70 мм, однако в продаже такой фракции нет – подходящее сырье разделено между несколькими более точными интервалами диаметра зерен. Чтобы обеспечить повышенную прочность монолита, разумно выбирать более крупную фракцию, потому что так у камня меньше поверхность контакта с цементным связующим, которая как раз является слабым звеном монолита.

Обычно наполнитель внутри бетонного монолита не относится к одной фракции. Если так, строительные нормы рекомендуют использовать и крупную, и мелкую фракции (те, что отличаются от средней) в пределах не более 20% объема всего наполнителя для каждой. По действующим нормативам, при максимальном размере использованной фракции 40 мм в составе бетона должно быть хотя бы две разные фракции, при более крупном максимальном размере зерен – три и более фракций. Выбирая зерно, следует учитывать соотношение с элементами, которые будут производиться из готового бетона – нельзя, чтобы один каменный элемент превышал треть минимальной толщины конечного бетонного изделия.

Готовый бетон – это вещество, параметры которого зависят не только от качества примененных составляющих, но и от того, насколько грамотно они подобраны, насколько соответствуют друг другу и поставленным задачам. Приготовление бетона – нечто среднее между наукой и искусством, потому доверять такую задачу следует только опытному специалисту.