Применение кубовидного щебня в дорожном строительстве и производстве бетона.

Основными потребителями нерудных строительных материалов в России и других странах мира являются производители бетона и строители автодорог. Ведущую роль в этих строительных отраслях занимает щебень.

Кажущаяся простота производства щебня - дробление горных пород - обманчива, так как современные технологии производства строительных материалов и изделий на их основе предъявляют все более высокие требования к качеству щебня, используемого, в основном, как заполнитель при производстве бетонов, асфальтобетонов и дорожных покрытий.

По наблюдениям Компании ПаркТранс, в ряде работ отмечается отрицательная роль плоских и удлиненных заполнителей, применение которых снижает прочность и повышает расход цемента, а также ухудшает морозостойкость бетона. С учетом этого при строительстве бетонного полотна автомобильных дорог должно быть обеспечено отсутствие в щебне кусков лещадной и игловатой формы, исходя из того, что бетонная смесь с такими заполнителями становится неудобоукладываемой, плохо уплотняется и в бетоне остаются раковины, борьба с которыми требует увеличения расхода цемента.

Форма зерен крупного заполнителя непосредственно влияет на удобоукладываемость бетонной смеси. Кроме этого, щебень с зернами плоской (лещадной) или игловатой формы имеет значительно большую пустотность, чем щебень с зернами кубовидной формы. По некоторым данным, объемный насыпной вес щебня с содержанием зерен плоской и игловатой формы до 15% ниже, чем щебня с зернами кубовидной формы.

Объемный насыпной вес щебня, состоящего полностью из зерен плоской или игловатой формы, на 9-10% ниже, чем щебня с зернами кубовидной формы. Указанные факторы вызывают увеличение расхода цемента. Поэтому, хотя форма зерен крупного заполнителя, по данным ряда исследований, не оказывает значительного влияния на прочность бетона, ей должно быть уделено серьезное внимание.

В щебне для дорожного бетона содержание зерен плоской и игловатой формы допустимо до 25%, для асфальтобетона - до 15%, для оснований дорог (необработанных) - до 25%.

Для проверки влияния на параметры бетона наличия в щебне кусков лещадной формы Компанией ПаркТранс были проведены исследования. В опытах использовался щебень из природных горных пород. Результаты показали, что прочность бетона по мере увеличения в щебне содержания кусков лещадной формы (до 50 и 100%), как правило, снижается с одновременным снижением объемного веса бетона, то есть при недоуплотнении бетонной смеси. Наличие в большом количестве (более 50%) щебня лещадной формы затрудняло уплотнение бетона, а это приводило к снижению прочности.

Отрицательное воздействие наличия в щебне более 50% кусков лещадной формы объясняется укладкой щебня в основном плашмя, черепицеобразно, что затрудняет взаимное скольжение смежных кусков и требует увеличения мощности вибрационного оборудования.

Компания ПаркТранс обратилась к производителям щебня с рекомендацией об увеличении доли производства кубовидного щебня. Переход к выпуску кубовидного щебня требует системного подхода. Поскольку выпуск такой продукции не только увеличивает затраты на ее производство и, соответственно, стоимость. Чтобы уменьшить содержание в щебне некондиционных зерен, обычно в технологию переработки вводят дополнительную стадию измельчения, что увеличивает расход минерального сырья из-за увеличения выхода мелких продуктов дробления. Это отсевы дробления - фракции менее 5 мм, объем которых составляет 30-35 млн. куб. м в год.

Учитывая опыт Компании ПаркТранс в дорожном строительстве, срок службы дорог, построенных на кубовидном щебне в 2-2,5 раза больше, чем на щебне игловатой и пластинчатой формы. Кубовидный щебень образует устойчивую трехмерную структуру дорожного полотна, требует меньшего расхода вяжущих - цемента или битума. Лещадные частицы в процессе уплотнения ломаются, образуя «островки» лещадных зерен, что является причиной локальных разрушений дорожных покрытий.

Прочность бетона при использовании кубовидного щебня возрастает на 5-10% при одновременном уменьшении расхода цемента на 7-12% и снижении на 3-5% водопотребности бетонной смеси.