Свойства природных каменных материалов

В дорожном строительстве наиболь­шее распространение получили щебень, гравий, песок, бутовый камень, шашка и брусчатка для мощения, бортовые кам­ни, плиты тротуарные.
Огромное количество горных пород перерабатывается для получения заполни­телей бетонов (асфальто-, цементе-, пласт-бетонов), которые являются ведущими материалами для различных конструктив­ных слоев дорожных одежд.
Бутовый камень (бут) получают при разработке карьеров посредством отделе­ния кусков породы взрывом или удар­ными инструментами (перфораторами, кирками, ломами и др.). Наиболее удоб­ны для выработки бутового камня пли­товидные и слоистые породы.

Бутовый камень имеет неправильную форму и различные размеры, но не более 60 см по наибольшему измерению. По форме бутовый камень бывает постелистый и рваный. Предел прочности при сжатии бутового камня не менее 20 МПа. Бутовый камень применяют для кладки фундаментов, мостовых устоев, укрепле­ния откосов насыпей и берегов рек, клад­ки подпорных стен.

Брусчатый камень (брусчатка) имеет форму усеченной пирамиды с параллель­ными прямоугольными основаниями. Ос­новным сырьем являются изверженные горные породы. В зависимости от разме­ров брусчатый камень делят на высокий (БВ), средний (БС) и низкий (БН), имеющие высоту соответственно 160, 130 и 100 мм. Длина верхней грани 250 или 200 мм, ширина 125 или 100′ мм.

Благодаря высоким декоративным свой­ствам и долговечности брусчатый камень применяют для мощения площадей, го­родских дорог и пр.
Бортовые камни — параллелепипе­дальные бруски длиной в среднем от 700 . . . 2000 мм,высотой 200 .. . 6000 мм, шириной 80 . . . 200 мм с наклонной или вертикальной лицевой гранью. Бортовые камни могут быть прямоугольные и криволинейные, их верхняя часть, выс­тупающая над покрытием, обтесана чис­то, а нижняя — грубо ( рис. 1).

Бор­товые камни применяют для отделения проезжей части дороги от тротуаров, газонов и др. Камни для облицовки могут быть
плитообразные (толщиной 15 . . . 25 см) и утолщенные с пирамидальной хвосто­вой частью (толщиной не менее 20 см).

Рисунок-1.Бортовые камни

1 — прямой; 2 — лекальный; 3 — для съездов

Плиты парапетные или карнизные для мостов и набережных изготовляют следующих размеров (см) : парапетные — длиной 100 . . . 200, шириной не менее 90 и толщиной 20 . . . 30; карнизные — длиной 100 . . . 200, шириной не менее 50 и толщиной 20 . . . 30. Блоки и плиты для облицовки набережных, мостовых устоев и быков подвергают тщательной обработке с лицевой стороны.

Плиты тротуарные изготовляют из слоистых и сланцеватых горных пород. Они должны иметь форму прямоуголь­ной или квадратной плиты размером от 20 до 80 см с относительно ровной по­верхностью лица и постели толщиной не менее 4 . . . 5 см и не более 12 . . . 15 см.
Требования к щебню. Щебень — про­дукт дробления скальных или рыхлых (гравия, валунов) горных пород.

По крупности щебень разделяют на фрак­ции (мм) : 5(3) . . . 10; 10 . . . 20; 20 . .. 40; 40 . . . 70. В отдельных случаях нахо­дят применение и фракции 70 . . . 120 и 120 . . . 150 мм. Зерновой состав каждой фракции должен удовлетворять требова­ниям ГОСТ 8267 — 82, то есть согласно приведенному ГОСТу следует, что в данной фракции щебня, например 20 . . . 40 мм, пос­тавляемой на строительство, зерен разме­ром мельче 20 мм не должно быть более 10 %, а зерен крупнее 1,25 D (50 мм) — не более 0,5 %.

Эти требования необхо­димы для строгого соблюдения зернового состава отдельных фракций, из которых приготавливают минеральные смеси с определенным составом. В щебне нормируют содержание зерен пластинчатой (лащадной) и игловатой форм. К зернам пластинчатой и иглова­той форм относят соответственно такие зерна, толщина или ширина которых менее длины в 3 раза и более.

По форме зерен щебень подразделяют на три группы (содержание зерен пластинчатой и иглова­той форм, % по массе) : кубовидная — до 15; улучшенная — от 15 до 25; обычная — от 25 до 35. Смесь зерен щебня кубовидной фор­мы дает наиболее плотную упаковку. Наличие в щебне зерен пластинчатой и игловатой форм приводит к увеличению межзерновой пустотности в смеси.

Кубо­видные зерна также обладают большей прочностью, чем зерна пластинчатой и уг­ловатой форм Прочность щебня харктеризуют пре­ -делом прочности исходной горной поро­ды при сжатии, дробимостью щебня при сжатии (раздавливании) в цилиндре и из­ носом в полочном барабане. Эти показа­тели имитируют сопротивление камен­ного материала при воздействии прохо­дящих по дороге транспортных средств и механические воздействия в процессе строительства дорожных конструкций (укладка и уплотнение катками) .

Определение прочности при сжатии исходной горной породы при оценке ка­чества щебня трудоемко, а в некоторых случаях невозможно. Иногда исходная горная порода ослаблена трещинами и прочность ее невелика. Щебень, получен­ный из такой породы, может оказаться достаточно прочным, так как разрушение глыбы проходит по наиболее слабым мес­там, а зерна щебня в отличие от глыбы без дефектов.

Таблица-2.Марки щебня в зависимости от прочности

По показателю раздавливания в ци­линдре устанавливают марку по проч­ности щебня, которая соответствует пре­делу прочности при сжатии исходной горной породы (табл. 2). Определив дробимость щебня при сжатии в цилин­дре, по табл. 2. устанавливают марку щебня по прочности. Так как дроби­мость осадочных и метаморфических по­род изменяется при насыщении их водой, испытания щебня допускаются в сухом и водонасыщенном состоянии.

Прочность щебня зависит от плотнос­ти и структуры горной породы. Резуль­таты испытаний на сдавливание в цилин­дре зависят еще от формы зерен щебня, шероховатости поверхности и зернового состава, что определяет количество кон­тактов между зернами при испытании, через которые передается нагрузка.
Марку щебня по износу определяют испытанием подготовленных проб в по­лочном барабане . По получен­ным данным оценивают качество щеб­ня.

В щебне нормируют содержание зе­рен слабых пород. К слабым породам относят зерна с пределом прочности ис­ходной породы при сжатии в насыщен­ном водой состоянии до 20 МПа. Щебень марок по прочности 1400, 1200, 1000 не должен содержать зерен слабых по­ род в количестве более 5 % по массе, марок 800, 600, 400 — более 10% по мас­ се, марок 300 и 200 — более 15 % по мас­ се (ГОСТ 8267 — 82).

В щебне нормируют содержание пы­левидных и глинистых частиц. К пыле­видным и глинистым частицам относят частицы размером менее 0,05 мм, кроме того, выделяют комки глины с круп­ностью частиц от 1,25 мм до наибольше­го размера зерен щебня данной фракции при смеси фракций. Для всех видов и марок щебня по прочности содержание глины в комках в общем количестве пылевидных и глинистых частиц не долж­но превышать 0,25 % по массе.

В щебне из магматических и метаморфических пород содержание пылевидных и глинис­тых частиц по массе не должно превышать 1 %, в щебне из осадочных пород марок от 600 до 1200 — 2 %, а марок от 200 до 400 — 3 %.Морозостойкость щебня характеризу­ют числом циклов замораживания и от­таивания. Разрешается оцени­вать морозостойкость щебня по числу циклов насыщения в растворе сернокис­лого натрия и высушивания. По морозо­стойкости щебень подразделяют на марки 15,25,50, 100,200 и 300.

Щебень может быть получен также при дроблении валунов и гравия. Он должен содержать дробленых зерен не менее 80 % по массе. К дробленым отно­сят зерна с околотой поверхностью более чем наполовину.
Из всех природных каменных мате­риалов, используемых в дорожном стро­ительстве, щебень является основным. Его используют самостоятельно для строи­тельства щебеночных слоев или в смеси с другими материалами. При ремонте и содержании автомобильных дорог ще­бень является основным компонентом за­щитных слоев и слоев износа, обеспечи­вающих должную шероховатость поверх­ности покрытия.

Требования к гравию. Гравий — сы­пучий зернистый материал с окатанной поверхностью, получаемый после рассева природных гравийно-песчаных смесей. Гравий разделяют по крупности анало­гично щебню. Применяется также рядо­вой гравий с крупностью от 5 до 40 или от 5 до 70 мм. Прочность гравия характе­ризуют его маркой, определяемой по дробимости при сжатии (раздавливании в цилиндре) (табл. 3).

Таблица-3.Марки гравия по истираемости

Марки гравия по истираемости в полотном барабане устанавливают в соответствии с табл. 3 (ГОСТ 8268 — 82) .Содержание зерен слабых пород, а также пылевидных и глинистых час­тиц должно быть таким, как и в щебне. По морозостойкости гравий подразделя­ют на такие же марки, как и щебень.Область применения гравия практически такая же, как и щебня, однако вследствие окатанности зерен гравия громкость конструктивных слоев на нем ниже, чем на щебне.

Гравий применяют для строительства покрытий переходного типа, оснований, дренажных водоотводных сооружений, как крупный заполнитель в цементобетоне и асфальтобетоне.

Требования к песку. Качество песка для строительных работ оценивают зерновым и минералогическим составом, содержанием пылевидных, глинистых, илистых частиц и органических приме­сей, плотностью и пустотностью. В от­дельных случаях возникает необходи­мость в определении дополнительных свойств: износо- и морозостойкости, фильтрационной и потенциально реакци­онной способности и др.

Песок подразделяют на три вида: природный, обогащенный и фракциони­рованный; дробленый, дробленый обо­гащенный и дробленый фракционирован­ный; дробленый из отсевов и дробленый обогащенный из отсевов. Зерновой состав песка является ос­новным его классификационным приз­наком, по которому определяют его пригодность для строительных целей.

Определяют зерновой состав путем рас­сева на ситах размером 5; 2,5; 1,25; 0,63; 0,315 и 0,14 мм. Зерновой состав песка характеризу­ют модулем крупности-Мк. По модулю крупности и полному остатку на сите № 0,63 пески подразде­ляют на четыре группы (табл. 2.6). Для устройства дорожных одежд  в качестве заполнителей для цемен­тобетонов используют крупный, средний и мелкий пески.

Если пески не удовлет­воряют по зерновому составу указанным требованиям, то применяют обо­бщенные или фракционированные пески. В качестве укрупняющей добавки с мелким пескам используют крупную фракцию дробленых песков, дробленых (песков из отсевов или природного песка.
Содержание зерен, проходящих через сито № 014, в природных и дробленых песках не должно превышать 10 %, в обогащенных — 5 %. Наличие зерен крупнee 5 мм не должно превышать в при­ходных и обогащенных песках соответственно 10 и 5 %, а в дробленых из отсевов — 15 %.
Вторым показателем качества песка является содержание в нем пылевидных, глинистых и илистых частиц, определя­емое отмучиванием. Количество этих частиц в песке не должно превышать значений, приве­денных в табл. 2.7.

В песках, предназначенных для це­ментобетонов и строительных растворов, ограничивается содержание органических примесей, так как гумусовые кислоты препятствуют нормальному твердению це­ментного камня, особенно в первые дни.

При определении насыпной плотности песка учитывается влажность, так как с увеличением влажности до 4 … 7 % объем свободно насыпанного песка уве­личивается. Насыпная плотность при этом уменьшается на 10 … 40 %.

При влаж­ности около 20 % объем песка такой же, как рыхло насыпанного, а при дальней­шем увлажнении объем даже уменьшает­ся. Это необходимо учитывать при транс­портировании и приемке песка, при дози­ровании для бетонной смеси и в других случаях.

***** РЕКОМЕНДУЕМ выполнить перепост статьи в соцсетях!

*****