Чем можно заменить щебень в бетоне

Чем можно заменить щебень в бетоне

Щебень – весьма распространённый, широко используемый и, что немаловажно, доступный материал. Однако поиск новых решений никогда не останавливается. Чем можно заменить щебень в бетонной смеси?

1. Гравий – отличие материалов минимально, оно в форме зёрен: гравий имеет окатанную форму. То есть свойства данных материалов максимально близки, однако окатанная форма снижает сцепление, что необходимо учитывать. Поэтому такая замена нежелательна.

2. Битый кирпич или черепица – как заполнитель бетонной смеси отнюдь не лучшая замена, которая непременно скажется негативно на свойствах бетона. Однако вполне может использоваться там, где требования невелики, например, в качестве дренажного слоя под дорожки, или при изготовлении тротуарной плитки.

3. Керамзит – материал, получаемый спеканием глиняных гранул. Прочность не велика, поэтому в конструкционных бетонах (используемых для несущих конструкций) такая замена недопустима. Но главные особенности керамзита – лёгкость и низкая теплопроводность. Поэтому использовать его в качестве заполнителя логично для теплоизолирующих бетонов.

4. Туфы, пемзы – плюсы и минусы такие же как у керамзита, разница в том, что это природный материал, добываемый горными работами, как и щебень.

5. Доменные шлаки – по сути отходы, преимущество очевидно – экономия не только на материале, но и на утилизации отходов производства. Следует уделять внимание экологичности такого решения, а также химическому взаимодействию шлака и цементом.

6. Бутовый камень – так же как и щебень представляет собой частицы горных пород, но значительно больших размеров (150-500 мм). Данный вариант не уступит щебню ни по прочности, ни по морозостойкости. Но понятно, что размеры камней могут повлечь некоторые трудности, в частности при уплотнении бетонной смеси, особенно при заливке не крупных конструкций. Однако такая замена вполне возможна при устройстве массивных элементов, например, бутобетонных фундаментов.

Щебень – важнейший элемент бетонной смеси, однако при его отсутствии или необходимости изменить свойства бетона, можно подобрать иной материал в качестве заполнителя. Среди вариантов есть как природные, так и искусственные заполнители с различными свойствами. Развитие строительной отрасли несомненно скоро пополнит этот список новыми материалами.

Каковы функции щебня в бетоне

Использование гравия в таких случаях не оправдано его ценой, поскольку нарушается ряд базовых характеристик, критических для бетонного монолита. Щебень в бетоне выполняет несколько функций:

  • отдельные частицы укладываются в структуру, которая создает каркас для связывания других наполнителей;
  • материал низкой лещадности позволяет создать устойчивые связи между цементом и наполнителем;
  • грани щебня кубической формы хорошо укладываются в некое подобие кладки, которая задает монолиту прочность во всех направлениях;
  • при твердении бетона вода не создает вокруг частиц областей, не заполненных связующим.

Именно поэтому в проектном строительстве считается нормой купить щебень 20 40, не пытаясь заменить его более дешевым гравием. Для прочности бетона огромное значение имеет аналогичный показатель щебня, и ему соответствует только материал гранитного происхождения. Гравийный и известковый щебень не дают эффекта формирования монолита, который пригоден для создания перекрытий, стен, фундаментов капитальных сооружениях и многоквартирных высотных домах.

Классификация пескобетонов

Помимо марки, пескобетон классифицируется в соответствии с размером зерен песка, который используется при изготовлении раствора. Существует три основных вида цементно-песчаной смеси:

  • мелкофракционная (используется песок с зернами до 1,2 мм);
  • средней фракции (размер гранул песка не превышает 2,5 мм);
  • крупнозернистая (параметры зерен песка варьируются от 3 до 4 мм).

Наиболее популярным считается пескобетон с добавлением песка средней фракции, предназначение которого – изготовление растворов для заливки бетонной стяжки пола, производство ступеней и т. д. Немного реже используется крупнозернистая смесь, применяясь преимущественно для сооружения малонагруженных фундаментов и возведения цоколей с дополнительным армированием. Мелкофракционная ЦПС практически не востребована.

Какой щебень нужен для фундамента: виды, классификация и приемка материала

Щебень активно применяется в устройстве фундамента, эксплуатационные характеристики бетона зависят от происхождения и вида наполнителя, его размера, формы, фракции.

Виды щебня

Материал разделяют по происхождению:

  1. Гранитный.
    Производится из твердой породы, зерна отличаются повышенной плотностью.
  2. Гравийный.
    Получается при дроблении гравия.
  3. Известняковый.
    Добывается из известняка, применяется для производства железобетонных изделий, отмосток или в качестве уплотнителя основания в строительстве дорог.
  4. Вторичный.
    Раздробленный кирпич, асфальт или бетон.

Для обустройства фундамента дома приемлемый вариант — наполнитель раствора, изготовленный из гранита, для экономии разрешается использовать гравийный щебень.

Классификация по материалу

По материалу щебень бывает:

  1. Природный.
    Производится из магматических и осадочных пород, которые в толще земли подверглись метаморфизму вследствие воздействия повышенных температур, газов, давления. Также изготавливается из пород известняка и гравия.
  2. Искусственный.
    Получается при измельчении строительного мусора, из-за низких энергозатрат отличается дешевизной, используется при благоустройстве или отсыпке дорог, для уплотнения слабых грунтов.
  3. Шлаковый.
    Вырабатывается в результате измельчения металлургических шлаков, область применения — дорожное строительство.

Фракции

Прежде чем заливать фундамент, важно определиться с размерами фракции камней, градация наполнителя осуществляется по величине зерен:

  1. Мелкая.
    Используется для небольших строений, размеры ее колеблются в диапазоне 5-20 мм.
  2. Средняя.
    Применяется для фундамента крупных построек, а также при высоком стоянии грунтовых вод, величина — 20-40 мм.
  3. Крупная.
    Фракция предназначена для масштабного строительства, оптимальна для сооружения промышленных объектов и многоэтажных зданий.

Для бетона приемлемый размер фракции — до 20 мм, если использовать только крупные зерна, то неравномерное заполнение смеси ухудшает ее свойства. Поэтому, когда размеры щебня превышают 40 мм, к составу добавляют еще 2, а иногда 3 вида фракции.

Прочность

Параметры определяются испытанием, проверка прочности на сжатие происходит при помощи цилиндра, где выясняется степень дробимости материала. Тестируется его износоустойчивость при механическом воздействии в полочном барабане. Дополнительно учитывается содержание слабых пород, допустимое значение варьируется в диапазоне 5-15%.

Согласно результату щебень разделяют на марки:

  • высокопрочный — М1200 до М1600;
  • прочный — М800 и выше;
  • средней прочности — М600;
  • слабой прочности — М300 -М200 и ниже.

Для подушки строения применяется М800, для получения фундамента требуется качественный материал с низким содержанием примесей, который способен справиться с большими нагрузками, поэтому используется марка М1200.

Морозостойкость

Значение морозоустойчивости строительного материала обозначается литерой F (от английского слова frost, что в переводе означает мороз). Параметры измеряют серией лабораторных испытаний — циклов замораживания и оттаивания, которые каменные зерна выдерживают без утраты эксплуатационных характеристик.

По тестированию морозоустойчивости определяются марки F15-F400, для фундамента зданий используется щебенка с показателями F250-300, что соответствует наполнителю из гранита или гравийному материалу.

Лещадность

Один из основных показателей качества щебня — лещадность. Это процентное соотношение зерен пластинчатой или вытянутой формы в общей массе кубовидных элементов — камней, отличающихся хорошей прочностью и способностью создавать плотный монолит бетонной конструкции. Частицы породы считаются пластинчатыми, когда их длина в 3 раза превышает толщину, а к игольчатым относят элементы, у которых длина в 3 и более раз больше ширины.

Читайте также  Сколько килограмм в мешке картошки

По лещадности щебень разделяют на следующие категории:

  1. В первой группе основная масса камней приближена к форме куба, 10% принадлежит зернам вытянутой или плоской конфигурации. Состав получается при дроблении гранитных пород.
  2. Улучшенная категория содержит до 15% некондиционных элементов, материал может изготавливаться при измельчении щебня крупных фракций.
  3. В составе присутствует до 25% зерен, которые неправильной конфигурацией отличаются от остального объема камней. Показатели встречаются при производстве щебня из известняка.
  4. Наличие низкокачественного сырья достигает 35%.
  5. Группа относится к низкосортным материалам, так как до 50% материала состоит из камней неправильной формы, что не может обеспечить крепкое сцепление и монолитность фундамента.

При производстве гранитного щебня получается наибольшее количество зерен правильной формы, что обеспечивает наибольшее сцепление и долговечность конструкции. Поэтому 1 и 2 группа материала отличаются лучшими характеристиками по лещадности, используются для приготовления бетонного раствора под фундамент.

Вредные компоненты

В структуре щебня не должны содержаться примеси, быстро разрушающиеся под действием окружающей среды и щелочей цемента, а также элементы, вызывающие коррозию металлической арматуры и закладочных деталей.

К компонентам наполнителя, негативно влияющим на надежность конструкции, относят:

  • глинистые включения;
  • асбест;
  • органические составляющие: горючие сланцы, кислоты, уголь.

Разрушение монолита бетона вызывают:

  • гидроксиды и оксиды железа;
  • серосодержащие породы;
  • слоистые силикаты;
  • разновидности оксида кремния.

Коррозия арматуры происходит при высоком уровне галогеносодержащих минералов в щебне.

Количество примесей в наполнителе не должно превышать указанное в нормативных документах. Допустимое содержание по ГОСТу составляет от 0,1 до 15% от объема или веса вещества.

В любой фракции щебня высшей категории запрещается наличие засоряющих материалов: битого кирпича, стекла, глины, дерева, пластмасс и металла. Соотношение посторонних примесей в группах низшего качества в зависимости от класса не должно превышать 7% от массы наполнителя.

Вес определяют при взвешивании груженого и пустого транспорта.

Применение битого шифера

Этот разбитый или колотый материал может использоваться вместо щебенки в бетоне любых марок. Да шифер это и есть практически бетон по составу. Разница только в том, что песок заменяют на волокнистый асбест.

Именно с этим асбестом и связаны серьезные проблемы. Да, в растворе и под слоем отделочных материалов он не контактирует с людьми, совершенно неактивен химически. Однако асбестовые волокна легко распушаются и могут попасть в дыхательную систему. А там они провоцируют серьезные онкологические изменения, причем в самых разных органах.

Потому при дроблении шифера придется использовать средства индивидуальной защиты и водяные завесы. Желательно также перед дроблением промочить стройматериал как следует. Это существенно сократит интенсивность выброса пыли.

Строительная щебенка

Назначение и свойства

Видна мелкая фракция – щебень для бетона должен быть определенного размера.

Щебенка – это минеральный неорганический продукт дробления горных пород, гравия, валунов, отходов горных предприятий, переработки руд, шлаков металлургических заводов и ТЭЦ, а также вторичной переработки строительного мусора. Камень должен быть сыпучим и иметь фракцию от 3 – 5 мм до 150 мм и выше. Особо крупный отсев называется бут (читайте также статью «Бетонная брусчатка или как недорого обустроить место на участке»).

Средняя плотность щебенки составляет 1.2 – 3 тонны на кубический метр.

Кроме того, существует набор важных свойств, по которым оценивают качество и пригодность сырья для тех или иных целей:

  1. Фракционный состав – одна из основных характеристик продукта. Определяется по наибольшей крупности входящих в состав зерен, притом, что этих зерен не менее 30%. Разделение на фракции производится в процессе добычи и дробления камня в специальных сепараторах и отсевах;
  2. Форма зерен – не менее важная характеристика гравия, от которой зависит его качество и возможность использования в строительстве и производстве железобетонных изделий. Зерна должны быть максимально близкими к кубической форме, иначе говорят про высокую лещадность материала, то есть камни в нем имеют плоскую или игольчатую форму, когда толщина или ширина зерна более чем в три раза превышает его длину;
  3. Прочность зерен – важнейший параметр, который зависит от породы и происхождения камня. Различают высокопрочный – М 1200 – М 1400, прочный – М 800 – М 1200, средний – М 600 – М 800, слабый – М 300 – М 600 и очень слабый – М 200. Прочность определяют путем проверки дробимости в цилиндре, предела прочности на сжатие и износа в полочном барабане, имитируя износ камня при дорожных работах;
  4. Морозостойкость – важный показатель качества камня, который характеризуют количеством циклов замерзания-оттаивания или циклов насыщения-высушивания в растворе сернокислого натрия. Различают такие марки по морозостойкости: F15, F25, F50, , F300, F В строительстве используют продукт марок F300 и F400;
  5. Радиоактивность – обязательная характеристика, которая показывает безопасность и применимость щебенки для жилищного строительства. Для строительства домов используют высокопрочный щебень I класса радиоактивности, то есть эффективная активность радионуклидов в составе камня (Аэфф) не превышает 370 Бк/кг. Для строительства дорог в пределах городов допускается сырье II класса радиоактивности, с Аэфф не более 740 Бк/кг;
  6. Порода камня или состав – также важный показатель качества. Наиболее прочным и качественным считается гранитный и гравийный щебень, также котируется известняковый материал, иногда используют шлаковый и вторичный гравий. Щебень вторичный бетонный – это продукт дробления и отсева строительного мусора.

Процесс добычи сырья на карьере.

Важно! Щебень для бетона по ГОСТу 8267-93 должен иметь фракцию 3 – 8 или 5 – 20 для производства товарного раствора и железобетонных изделий, для закладки фундаментов и подушек используют фракцию 20 – 40, а размеры 25 – 60 и 40 – 70 используют в дорожном строительстве по ГОСТ Р 54748-2011.

Также названный строительный стандарт предполагает использование других фракций, но такая практика ограничена и встречается редко. Сверхкрупная фракция может быть использована в очень больших объемах наполнения при строительстве крупных объектов, таких как плотины, причалы, мосты, подошвы фундаментов.

Фракционный состав – важная характеристика продукта.

Используют щебенку для производства бетонного раствора, в том числе товарного, железобетонных изделий, стяжек, фундаментов, плит перекрытий и колонн, несущих элементов и при монолитном строительстве.

Соотношение цемент-песок-щебень в бетоне определяет его свойства.

Также этот материал используют при производстве дорожных работ, когда готовят щебеночно-мастичный асфальтобетон, делают подушки и дренажные подсыпки под рельсы, а также для других строительных мероприятий в рамках перечисленных направлений.

Виды и характеристики

Разные виды камня нашли свое применение в строительстве.

Существуют различные по происхождению разновидности щебенки (см.также статью «Саморезы по бетону: параметры выбора»).

В строительстве и производстве используют такие из них:

  • Гранитный. Добывают путем разработки и дробления гранитной скалы и застывшей магмы, получая прочный и высокопрочный (М 800 – М 1600) отсев с низкой лещадностью, высокой морозостойкостью и I классом радиоактивности. Считается лучшим заполнителем для бетона высоких марок;
  • Гравийный. Добывают просеиванием карьерных пород и дроблением каменных скал, получая отсев фракцией 5 – 40 мм. По прочности уступает граниту, однако имеет низкий радиоактивный фон и дешевле стоит. Широко применяется в строительстве, производстве ЖБИ и дорожных работах;
  • Известняковый. Добывают дроблением осадочных горных пород, состоящих из известняка и кальцита, получая качественный камень, также применяемый в строительстве и производстве наряду с гранитным и гравийным сырьем, а также для устройства дренажных подсыпок;
  • Шлаковый. Производят дроблением шлаковых отвалов и расплавов, а также пористых шлаков с большим газонасыщением (газобетонный щебень). Используют в строительстве и производстве ЖБИ, дорожных работах и работах по благоустройству территорий в качестве подсыпок под асфальт и бетон как более дешевый продукт;
  • Вторичный. Цена гранита и гравия поднимает вопрос: «Чем заменить щебень в бетоне?», и ответом стала переработка бетона в щебень, а также дробление строительного мусора – кирпича, ЖБИ, асфальта и т.д. Материал позволяет удешевить производство раствора примерно на четверть.
Читайте также  Температурный листок

Вторичный гравий – продукт переработки строительных отходов.

Важно! В частном строительстве чаще всего используют сырье из гранита и гравия, но иногда производят вторичный материал своими руками путем дробления перфораторами и кувалдами некондиционного кирпича, строительного мусора и продуктов демонтажа стяжек или стен.

Так выглядит дробленый металлургический шлак.

В некоторых случаях инструкция не предполагает использование гранита и гравия, так как их избыточная прочность затрудняет отработку изделий. Это актуально для полов с последующей шлифовкой стяжки, когда нужна резка железобетона алмазными кругами или алмазное бурение отверстий в бетоне. Для этих процедур больше подходит известняковый щебень.

Приготовление бетона

Раствор можно сделать и самостоятельно. Лучше всего это делать воспользовавшись бетономешалкой. Если этой строительной машины нет, подойдет любая емкость для подготовки будущего замеса. Для приготовления бетона из отсева и цемента требуется соблюдение точных пропорций, чтобы получить нужные эксплуатационные качества. Каждый компонент играет значимую роль.

Рисунок 4. Приготовление бетонной смеси

Пропорции

Смесь изготавливается с учетом множества факторов. В строительном растворе цемент играет значимую роль. Для создания качественной смеси важно выбрать подходящую марку цемента. Сырье с высокой маркировкой обеспечивает лучшее сцепление бетона с разными поверхностями.

Важно соблюдать сроки хранения цемента, так как, будучи неиспользуемым, снижаются его эксплуатационные свойства. Например, спустя месяц прочность снизиться на 10%. Есть способ узнать, пригоден ли цемент. Для этого его зачерпывают в ладонь и сжимают. Если цемент имеет рассыпчатую структуру, значит из него получится хороший раствор. Маркировка материала напрямую влияет на цену. Но, чем выше цифра рядом с буквой «М», тем лучшими эксплуатационными качествами обладает цемент.

Конкретный вид отсева выбирают учитывая уровень нагрузок, которые будет выдерживать покрытие. Также важны температурные условия эксплуатации. Более дешевым будет тот раствор, который делался из гранита и цемента. Вариант подороже – замес песка с щебнем. Пример, где задача – залить двор. Тут дополнительным элементом служит армирующая сетка. Толщина слоя заливки – 7 см. Смесь на основе гранита готовится в следующей пропорции: цемент М400 (1 часть), отсев (8) и не больше 20% воды. Приготовленная масса будет иметь прочность М150. Гранит приходит на помощь, если нужно залить фундамент. В случае со двором, понадобится подушка из песка. Впрочем, последний легко заменяет сам отсев, который сперва трамбуют, а уже далее заливают. Толщина здесь требуется не меньше 5 см.

Значимую роль играют пропорции воды. Конечная масса должна иметь среднюю консистенцию, от этого и отталкиваются, определяя количество воды. Если ее будет слишком много, структура смеси нарушится и даст сильную усадку в ходе применения. Это не только снижает несущую способность материала, но и нередко приводит к образованию трещин. Качество воды также важно. На предприятиях, производя высокопрочный бетон, используют не техническую, а питьевую воду.

Выше были описаны пропорции для смеси без песка. Его не обязательно исключать полностью, достаточно заменить частично. Но придется добавлять щебень. Пропорции будут выглядеть так:

  • цемент М400 – 1 часть;
  • отсев – 1 – 2;
  • щебень – 3;
  • песок – 3;
  • вода – не более 20%.

Важно! При таком соотношении добавляемый отсев не увеличивает конечный объем смеси. Его вспомогательная роль сводится к связыванию песка с щебнем.

По мнению новичков из сферы строительства, чем больше добавить цемента, тем прочнее получится бетон. Это ошибочное мнение: лишний цемент только снизит качество материала. Значение здесь играет только марка.

Приготовление раствора

Если в планах изготовить большой объем бетона, удобнее и быстрее работать с мешалкой. Вручную сделать работы не только тяжелее, это также отразится на конечном качестве продукта. Все подготовленные компоненты в правильном соотношении засыпаются в бетономешалку или специальную емкость. Далее их мешают до тех пор, пока не образуется однородная масса. Только в конце, и то в малых порциях, необходимо вводить воду. На этом этапе требуется постоянное перемешивание. Масса и увлажненность должны быть однородными – только такой раствор готов к применению.

Готовую массу следует использовать в ближайшие два часа с момента приготовления. Далее ее свойства начнут теряться. Бывает, что в ходе замеса испаряется влага. Добавлять разрешается такое ее количество, которое необходимо для достижения нужной консистенции. Нередко смесь делается с использованием уже влажных компонентов – это может стать причиной снижения количества воды.

Рисунок 5. Добавление воды в смесь

Виды щебня.

щебень бывает таких видов как:

Гранитный щебень .

Гранитный щебень обычно используется для бетонов высоких марок, которые предназначены для заливки мостовых, дорожных, аэродромных покрытий. При этом особое внимание уделяется перенесению значительных динамических нагрузок.

Кроме этого, такой бетон применяется на ответственных участках, к примеру, на плитах перекрытий.

Различают следующие показатели качества гранитного щебня:

• плотность к сжатию:

Гравийный щебень .

Бетон на гравийном щебне используется при постройке дорог, фундаментов, при производстве железобетонных конструкций.

По прочности гравийный щебень уступает гранитному, зато имеет более доступную цену.

Виды гравийного щебня.

Существуют следующие виды гравийного щебня:

• гравийный щебень с округлыми зернами;

• дробленый, колотый, природный.

Кроме этого, в зависимости от величины фракции, гравийный щебень делится на следующие виды:

• крупный (не более 40мм).

Известняковый щебень .

Уровень морозостойкости известнякового щебня равен около 50-100 циклов. Это говорит о том, что бетон на известняковом щебне нельзя использовать в капитальном строительстве в крупных широтах.

Известняковый заполнитель более предпочтителен для строительных работ. Его состав включает в себя кальций, поэтому известняковый щебень имеет белый цвет. Оттенок зависит от количества содержащихся примесей (глина, железо, кварц).

Известняковый щебень можно разделить на следующие группы в соответствии с классом прочности:

• М300-600 — обычно производится из известняка.

• М600-800 — результат переработки известняка и доломита.

• М200 — практически не используется в бетонном производстве, т.к. щебень имеет достаточно высокую цену.

Известняковый щебень является экологически чистым, а также отличается высокой устойчивостью к ударам и перепадам температуры.

Необходимость известняка

Цемент при затвердевании преобразуется в камень, но камень не чрезвычайно крепкий, склонный к деформациям, с большой усадкой до 2 мм. Величина, естественно, маленькая, но ввиду невозможности контролировать равномерность усадочных действий, эти 2 мм вызывают внутреннее напряжение и микротрещины, снижающие долговечность и крепкость цементного камня. Потому, во избежание обрисованных выше угроз, в состав добавляют заполнители: большие (гранит, гравий) и маленькие (песок).

Они призваны сделать структурный основа для снятия усадочных напряжений, прирастить модуль упругости консистенции и ее крепкость, понизить деформацию конструкций, уменьшить ползучесть. Не считая того, песок, гранит и гравий удешевляют бетон. Все заполнители лучше применять промытые и очищенные от примесей, которые могут плохо воздействовать на крепкость конструкций. Для изготовления консистенции для вас пригодятся:

Известняковый обширно применяется в строительстве для производства железобетонных плит, перекрытий, базовых блоков, ригелей и колонн. Для раствора лучше подходят заполнители средней фракции. Особо маленькие камешки лучше применять для наполнения полостей, а большие фракции повысят крепкость схватывания. Огромное значение имеет и форма щебня: кубовидная, пластинчатая и игольчатая. 1-ая форма содействует повышению межзерновой густотности в растворе, состав с ней наиболее крепкий. Для хорошей схватываемости и прочности лучше, чтоб в щебне либо гравии было менее 15% по массе игольчатых и пластинчатых камешков. В растворе может находиться несколько фракций гранита либо гравия. Основное – отлично их перемешать и умеренно распределить по консистенции.