Изучаем размеры фрации щебня для бетона

Смешивая ингредиенты бетонных растворов – воду, цемент, песок, химические добавки – нужно определиться, какой щебень нужен для бетона. Он играет не последнюю роль в его составе.

Характеристика и значение материала

Зачем нужен щебень в бетоне? Эта составляющая раствора – сыпучий материал в виде камней неправильной формы – является крупным наполнителем, он создает каркас, воспринимающий все нагрузки раствора. Благодаря ему, готовый раствор дает меньшую усадку, становится более упругим, прочным, намного уменьшается ползучесть, снижается деформация изделия под нагрузкой. Состав бетона дешевле с наполнителями, поскольку цемент стоит дороже щебня.

Согласно нормам содержание наполнителя с высокой крупностью должно быть от 1 до 20% массы раствора, пониженной крупности — не более 20%. В растворе должен быть щебень как минимум двух фракций при максимальном зерне до 40 мм или трех – при 40–70 мм.

Максимальный размер зерна должен быть меньше 2/3 самого короткого расстояния между стержнями арматуры, а также не больше 1/3 наименьшего размера изделия (например, ширины ленты). Этот материал имеет острые грани, шероховатую поверхность, поэтому хорошо сцепляется с составляющими раствора.

Классификация

Виды

Щебнем часто называют гранитный материал, а гравием – щебень из природного камня, но общее название обоих – щебень. Он создается из разных пород и бывает:

• гранитным;
• гравийным;
• доломитовым (известковым);
• шлаковым;
• вторичным.

Первые два используются для средних и тяжелых бетонов, остальные – для легких, ячеистых растворов, пено- , газобетона. Гранитный материал – более прочный — создается дроблением глыб природного гранита. Камень сортируют по размеру через специальное вибросито.

Гранитную щебенку используют для дорожных, аэродромных покрытий, ответственных участков под большими нагрузками, колонн, стен, плит, мостов. Это наиболее прочный наполнитель, он есть в прочных бетонах высоких марок. Его марка 1200—1400, а уровень морозостойкости — до 400 циклов.

Что лучше использовать щебень или гравий? Второй образуется путем дробления обычной каменной природной скалы, ее просеиванием. Он менее прочный, чем щебень из гранита. Если надо особо прочный морозостойкий бетон, рекомендуют именно последний. С другой стороны, у гравийного щебня есть преимущества: низкий радиоактивный фон, небольшая цена. Он наиболее часто используется для частного строительства, фундаментов особняков, при строительстве дорог.

Производят два вида гравия:

• дробленый;
• природный.

Известняковый (доломитовый) наполнитель получают из осадочных пород – известняка. Составляющими его в основном есть карбонат, кальций и подобные соединения. Он раскисает от воды. Для серьезных конструкций нежелателен, а некоторыми специалистами этот щебень для бетона вообще не рекомендуется.

Шлаковые, вторичные материалы используются для очень легких бетонов, которые служат теплоизоляцией.

Форма

Есть четыре вида щебня по геометрическому виду. Определяющим является уровень содержания форм отдельных зерен в процентном соотношении к объему. По этому критерию есть такой щебень:

• кубовидный, клиновидный – 12–15%;
• обычный (остроугольный) – 18–25%;
• лещадный – 25%. Есть разная степень лещадности (плоскости) зерен. В свою очередь, материал бывает с игловатыми или пластинчатыми зернами.

Кубовидный или низколещадный бетонный щебень наиболее часто производят на карьерах, он самый прочный. Смесь из его зерен имеет самую плотную упаковку из всех видов щебня. Бетон с ним намного прочнее, чем с игловатыми или пластинчатыми камушками, так как последние увеличивают в растворе расстояние между частичками — соответственно, требуют больше цемента.

Фракции

По фракции есть крупный, средний, мелкий щебень. Мелкий материал всегда дороже, на него тратится больше усилий при обработке каменных глыб. Для строительного бетона применяется диапазон зерен 5-70 мм. Фракция – это максимальный размер отдельного зерна. Чем меньше ее номер, тем мельче зерна щебня.

Категории

Можно выделить такие фракции гранитной щебенки.

Одна категория — мелкая (5–10;5–20;10–20 мм), очень мелкая (2–5) и гравийная крошка (1–3). Первая – наиболее популярная, используется для ЖБИ изделий, мостов, дорожных покрытий, в частном строительстве, для фундаментов. Вторая — для искусственного бетонного камня, бетонных деталей декора, тонких тротуарных плиток, небольших сооружений. Гравийная крошка — тоже для тротуарной плитки, наливных полов, изделий, не требующих особой прочности, исполняющих декоративную роль.

Вторая категория — средняя (20–40 мм) популярна также для частного строительства, для промышленных объектов. В первую очередь ее используют для фундаментов, дорожных конструкций, в строительстве домов, перекрытий, несущих конструкций, при производстве бетонных плит, балок, для обычных работ в частном строительстве.

Третья категория — крупная (40–70 мм) — применяется для бутобетонных фундаментов, при приготовлении большого количества раствора, для массивных конструкций. Ее, как правило, заказывают большими партиями и наперед, поскольку она не очень популярна и не всегда есть в наличии.

Четвертая категория — очень крупная фракция (100 мм) – используется в бетоне для оформления прудов, бассейнов, водостоков, в подобных декоративных целях, в очень массивных бетонных сооружениях.

Фракции гравия:

• мелкая (до 10 мм);
• средняя (10–20 мм);
• крупная (40 мм).

Области применения такие же, как у гранитного материала, но при этом учитывают, что гравий намного слабее его (но намного дешевле). Его используют для низких марок бетона.

Для конструкций, требующих морозостойкости и особой прочности рекомендуют гранит, хотя гравийный щебень – стандартная составляющая бетона для фундаментов частных домов.

Морозостойкость

По этому параметру марка материала определяется по количествам циклов замораживания/оттаивания. Также морозостойкость разрешается оценивать по циклам его опускания в сернокислый натрий и высушивания. Для этого наполнителя существуют марки по морозостойкости от F300 и выше.

Советы при выборе и использовании

Вопреки распространенному мнению — чем крупнее бетонный щебень, тем прочнее раствор, это не всегда так, например, для конструкций, работающих на изгиб или армированных лучше фракция помельче. Для выдерживающих вертикальные нагрузки лучше крупный щебень.
Материал должен быть чистым без налипшей грязи, глины, пыли, грунта, руд. Его иногда промывают на стройплощадке. Бетон должен покрывать зерна полностью со всех сторон.

Щебенку берут всегда на две-три марки выше, чем проектная марка раствора, поскольку бетон набирает прочности и плотности на протяжении полугода, года и больше, а щебень не имеет этого свойства. Таким образом, эти два показателя уравновешиваются.

Выбор размера зерна

Крупное зерно делает раствор прочнее, мелкая — плотнее. Большие камушки способствуют образованию пористости, что нежелательно, а мелкие – лучше заполняют пустоты. Поэтому рекомендуют их совмещать. Например, хорошая фракция 5–20, она содержит большие зерна в 20 мм и более мелкие от 5 мм. Именно такой бетон – товарный – и хорошо заполняет монолитные конструкции. Для армированных фундаментов рекомендуют именно такой камень.

Бетон с крупным щебнем труднее трамбуется, армируется и растаскивается по опалубке. Для густоармированных и сложных конструкций лучше взять камень мельче и досыпать больше цемента. Чтобы повысить прочность смеси, если нет крупного щебня, рекомендуется добавить больше цемента.

Применение

Для бетонных полов и подобных изделий используют раствор с мелким щебнем, так как толщина пола небольшая. Более плоский (лещадный) камень повышает расход вяжущего материала и цемента, такой раствор хуже трамбуется. Для фундаментов такую щебенку лучше не использовать, она хорошо подходит для отмостков.

Для фундаментов лучше использовать гранитный щебень некрупных фракций (5–20, 5–10) – бетон будет плотным и морозостойким. Гранитный наполнитель имеет высокую морозоустойчивость, поэтому для нашего климата он лучший. Для низких температур рекомендован показатель не ниже F150.

Для бетона марок ниже М250 уместнее, экономнее и выгоднее использовать гравий. От М300 – гранитный щебень. Хорошим выбором будет гранитная щебенка 5–20. Такой размер более универсальный и может использоваться и для фундамента, и для отмостков, перекрытий.

При повышении плотности используют более мелкую фракцию, но тут нужно учесть, что это обойдется дороже, так как нужно больше цемента и сама она дороже. Для удешевления раствора можно смешивать гранитный и гравийный бетонный щебень. При использовании крупного щебня нужно больше песка, чтобы заполнить пустоты или сочетать его с более мелким.

Вот примерная таблица соответствий марок: