Щебень – распространенный строительный материал. Сфера использования: наполнитель в бетонных смесях и железобетонных изделиях, укладка основания при устройстве фундаментов, полов, асфальтобетонных дорожных покрытий. Крупные фракции используют для балластной призмы при возведении железнодорожного полотна.
Морозостойкость щебня играет важную роль в характеристике материала, поскольку он регулярно подвергается воздействию окружающей среды: влаги и низких температур. Это свойство влияет на износостойкость и прочность щебня, а значит и на долговечность конструкции или насыпи.
Что такое морозостойкость щебня
Под морозостойкостью понимают способность породы, находящейся в увлажненном состоянии, выдерживать многочисленное замораживание с последующим оттаиванием, не теряя при этом массу более установленной стандартом.
Что же влияет на морозостойкость щебня? Параметры стойкости к низким температурам неразрывно связаны с водопоглощением. В результате многократного и поочередного воздействия тепла и низкой температуры происходит постепенное уменьшение прочности материала, разрушение. Вода, заполняющая поры породы при замерзании, увеличивается в объеме. Образующиеся кристаллики льда, расширяясь и заполняя свободное от воды пространство пор, оказывают на их стенки значительное давление. Поэтому достаточная морозостойкость обеспечивается при условии, что водопоглощение материала не превышает 80% объема пор.
Как определить морозостойкость щебня
Чтобы определить параметры морозостойкости щебня, ГОСТ 8267-93 предусматривает два метода испытания:
- последовательное замораживание и оттаивание тестируемой пробы;
- насыщение образца в растворе сернокислого натрия с последующим высушиванием (ускоренный способ).
Первый метод включает следующие последовательные действия:
- Высушенную до постоянной массы пробу погружают в металлическую емкость с водой и выдерживают 2-е суток.
- Наполнитель извлекают и размещают в морозильной камере, установив температурный режим –20 градусов. Время замораживания – 4 часа.
- Затем наполнитель помещают под струю теплой воды (t = +20 – +25 градусов), чтобы материал полностью оттаял. Установленное нормами время для оттаивания составляет не меньше 2-х часов.
- Повторяют циклический процесс замораживания и оттаивания.
Процедуру испытания щебня на морозостойкость проводят отдельно по фракциям. Для образцов каждой фракции нормативы предусматривают минимальную массу. Например, проба зерен размером 10 – 20 мм должна составлять 1,5 кг, для щебня 20 — 40 мм – 2,5 кг.
Выполнив 15 и 25 циклов, аналитическую пробу тщательно высушивают и просеивают, используя специальное лабораторное сито (контрольное). Такую процедуру повторяют после каждых проведенных 25 циклов. Сравнив исходную массу образца с полученной после испытания, определяют ее фактическую потерю. Показатель сопоставляют с допускаемым. Если он не превышает максимальное значение, указанное в ГОСТе, то процедуру испытания продолжают. Когда результат больше, тестирование прекращают, присваивая щебню марку. Она будет соответствовать показателю предыдущего цикла.
Определение морозостойкости щебня ускоренным методом проводят, применяя раствор сернокислого натрия, которым заливают пробу. По истечении 20-ти часов жидкость сливают, наполнитель промывают и высушивают в сушильной камере в течение 4-х часов. (t = +110 градусов). Затем вновь повторяют цикл.
По показателю морозостойкости щебень подразделяется на 8 марок, которые обозначаются буквой F с цифровым параметром циклов. Марки F15 и F25 числятся неустойчивыми, F50 – F150 относятся к категории устойчивых, марки морозостойкости щебня F200, F300 и F400 характеризуются как высокоустойчивые.
Виды щебня и значения морозостойкости
Материал, получаемый из гранита, относится к наиболее прочным марками щебня по морозостойкости (F300, F400). Что касается гравийного щебеня, то он уступает гранитному по всем показателям, включая морозостойкость, которая соответствует F150, F200, реже достигает F300.
Показатель морозостойкости шлакового щебня варьируется и зависит от химического состава и структуры. Пористый вариант шлака имеет низкую марку F15, а продукт получаемый из отходов медеплавильного производства характеризуется показателем F300.
Параметр морозостойкости известнякового щебня невысок – F100.
Морозостойкость щебня для дорожных работ
Самые неблагоприятные условия для каменного материала – это дорожная одежда, насыпи. Щебень используют как самостоятельный слой и как компонент в асфальто- и цементобетонных смесях.
В осенний дождливый период наблюдается переизбыток влаги, которая проникает в тело покрытия, напитывает его влагой. Зимне-весенний сезон характеризуется морозами и оттепелями, попеременным замерзанием и оттаиванием щебня. Поэтому в дорожном строительстве применяют высокоустойчивый материал марки не ниже F300.
