ЩЕБЕНЬ – ЛИКБЕЗ ДЛЯ ЧАЙНИКОВ. Часть 3 (основные характеристики щебня)

Две предыдущие части нашего небольшого «ликбеза» позволили малосведущим в строительных работах читателям узнать, что это собственно за материал щебень, чем он отличается от гравия и каких видов бывает. Также детально обсуждались два таких параметра, как фракция и лещадность щебня, которые определяются геометрической формой отдельных зерен.

Теперь перейдем к основным характеристикам, обусловленным физическими свойствами материала, из которого получен щебень. Рассмотрим подробнее прочность, морозостойкость и радиоактивность.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРОЧНОСТИ ЩЕБНЯ

Поскольку область применения щебня довольно широка и в различных ситуациях ему требуется выдерживать разные воздействия, то при проведении специальных испытаний оценивается его стойкость относительно сжатия, истирания и ударной нагрузки.

Прочность щебня при сжатии отражает степень разрушения его зерен под давлением и определяется в процентном соотношении потерей веса за счет отделения осколков.

Для подобных измерений образцы берутся из фракций 5-10 мм, 10-20 мм и 20-40 мм. Фракции других размеров считаются смесями и предварительно разделяются на указанные выше. В том случае если величина зерен больше – их дробят.

Отобранные образцы сортируют, оставляя зерна наименьшего для фракции размера. Потом берут установленного веса пробу и для испытания на прочность в разных условиях сушат или замачивают, насыщая водой.

Затем засыпают в специальный цилиндр и давят прессом с определенной нагрузкой и скоростью. После этого с помощью контрольного сита отсеиваются образовавшиеся осколки установленного для конкретной фракции размера, а оставшийся щебень взвешивают для расчета процента потерь.

Определяемая подобным образом марка по дробимости обозначается литерой М и для щебня из магматических пород измеряется в пределах М600 - М1400, метаморфических и осадочных пород М200 – М1200, гравийного М400 - М1000.

Такой параметр как истираемость или износ щебня определятся испытаниями с применением снабженного расположенной внутри специальной полкой полочного барабана.

Отбор образцов в этом случае аналогичен описанному выше. Затем они вместе с установленным количеством эталонных чугунных или стальных шаров загружаются в барабан.

После определенного количества оборотов щебень достается и просеивается контрольными ситами. Согласно определенному таким образом проценту потерь в весе его относят к марке по истираемости: И1, И2, И3, И4 и И5 (в порядке уменьшения прочности). Этот параметр играет важную роль, когда щебень используется для строительства автодорог.

Ударную прочность щебня оценивают с помощью специального копра – устройства, состоящего из установленных на станине ступки для засыпки испытуемого материала и направляющих штанг, по которым с полуметровой высоты падает зазубренный боек весом в пять килограммов.

После нанесения установленного количества ударов, содержимое просеивается через четыре контрольных сита и в зависимости от веса остатков на каждом из них определяется марка щебня по сопротивлению удару: У75, У50, У40, У30 (в порядке уменьшения прочности). Этот параметр особенно важен, когда щебень используют для прокладки железнодорожного полотна.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОРОЗОСТОЙКОСТИ ЩЕБНЯ

Так как характер использования щебня таков, что он регулярно пребывает под воздействием таких факторов окружающей среды как влага и низкие температуры, то его морозостойкость играет немаловажную роль.

Определяется она как способность щебня выдержать определенное количество циклов «замораживание-оттаивание» не потеряв при этом больше установленного процента от исходного веса.

Для этого из каждой фракции (5-10 мм, 20-40 мм, 40-70 мм, более крупные зерна предварительно дробятся) берется проба щебня определенного веса, которая не проходит через ячейки контрольного сита, и на двое суток заливается имеющей температуру +(20±5) ^оС водой.

Затем такой намоченный щебень замораживается при температуре –(18±2) ^оС и размораживается под проточной водой, нагретой до +(20±5) ^оС. При этом после 15 и 25, а затем с шагом в 25 таких циклов пробу высушивают и просеивают через исходное контрольное сито, проверяя потерю веса.

Если она укладываются в допустимый процент, то щебень морозят и размораживают далее, если нет – то согласно выдержанного до этого числа циклов щебню присваивается обозначаемая литерой F марка по морозостойкости от F15 до F400.

Возможен также ускоренный вариант, когда пробную партию щебня не замораживают, а на 20 часов замачивают в насыщенном водном растворе сульфата натрия с последующей сушкой и повторным замачиванием. Контроль потерь веса проводят в этом случае через 3, 5, 10 и с последующим шагом в 15 циклов.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАДИОАКТИВНОСТИ ЩЕБНЯ

Вопрос радиоактивности обычно поднимается относительно гранитного щебня, поскольку его способность «фонить» общеизвестна. Однако природная радиоактивность в той или иной мере присуща практически всем горным породам, грунтам и т.д. Да и в теле любого здорового человека присутствуют радиоактивные изотопы различных химических элементов, постоянно поступающие из окружающей среды. Поэтому вопрос заключается не в самой радиоактивности, а в ее величине.

Радиоактивность материалов, из которых получают различные виды щебня, в основном обусловлена присутствием таких радионуклидов, как уран ²³⁸U, торий ²³²Th и представителей рядов из распада (в частности радия ²²⁶Ra), а также активных изотопов калия ⁴⁰K и рубидия ⁸⁷Rb.

Поскольку радиоактивность это свойство ядер этих элементов, то она проявляется всегда и не зависит от того, в состав какого соединения они входят и в какие химические реакции вступают. А вот от последних как раз зависит распространение и накопление радионуклидов в различных материалах.

Помимо магматических пород (граниты, базальты, габбро и т.д.), повышенный радиоактивный фон могут иметь также туфы, глины (особенно глубоководные морские), глиноземы, глинистые сланцы, полевые шпаты и т.д. То есть проверять следует не только гранитный, но и гравийный, шлаковый и керамзитовый щебни.

Вторичный щебень также может иметь повышенную радиоактивность как за счет заполнителя, так и за счет связующего (песка или цемента). Вообще же контролироваться  должен любой строительный материал из горных пород.

Согласно норм радиационной безопасности природные и строительные материалы разделяются на пять классов в зависимости от характерного для них значения такой величины как удельная эффективная активность А_эфф. Рассмотрим подробнее, что это за величина.

В международной системе единиц (СИ) радиоактивность измеряется в беккерелях (Бк), которые указывают число распадов ядер за секунду. Если взять это число относительно единицы массы, то мы получим удельную активность (Бк/кг).

Для того, чтобы получить величину А_эфф измеряют удельную активность радия ²²⁶Ra - А_Ra, тория ²³²Th - А_Th и калия ⁴⁰K – А_K и складывают по формуле: А_эфф = А_Ra + 1.31А_Th + 0.085А_K.

Если А_эфф не превышает значения 370 Бк/кг, то такой щебень будет относиться к I классу и может свободно без каких либо ограничений применятся при строительстве любого типа зданий и сооружений. При А_эфф не выше 740 Бк/кг щебень будет принадлежать ко II классу и он допустим к строительству дорог в населенных пунктах и возведению различных производственных сооружений. Если А_эфф не превышает 1500 Бк/кг, то такой материал относится к III классу и его можно использовать только при прокладке дорог в местности, где не проживаю люди. Материл IV и V классов вообще не должен попадать на стройплощадку.

Проверка строительного материала, включая щебень, должна проводиться в специализированных лабораториях с выдачей Свидетельства радиационного качества на каждую конкретную партию. Самостоятельно с помощью бытового дозиметра определить реальную опасность материала довольно проблематично – даже при III классе он может показывать вполне приемлемую величину в мкР/час.