Технические требования к материалам и изделиям

Важнейшими характеристиками природных каменных материалов являются средняя плотность, прочность при сжатии, истираемость, износ, морозостойкость, водостойкость, теплопроводность.

По средней плотности каменные материалы подразделяются на тяжелые со средней плотностью 1800 кг/м³ и более, легкие со средней плотностью менее 1800 кг/м³. Тяжелые применяются в дорожном строительстве, для изготовления облицовочных материалов, полов, легкие – для изготовления стеновых материалов, в качестве легких заполнителей для бетонов. По прочности при сжатии они имеют марки 0,4; 0,7; 1; 1,5; 2,5; 3,5; 5,0; 7,5; 10; 12,5; 15; 20; 30; 40; 50; 60; 80; 100, что соответствует пределу прочности породы при сжатии, МПа, в сухом состоянии. По морозостойкости каменные материалы делятся на марки 10; 15; 25; 35; 50; 100; 150; 200; 300;500. По водостойкости – на группы с коэффициентом размягчения К_р не ниже 0,6; 0,75; 0,9; и 1,0. Для стеновых материалов важнейшей характеристикой является теплопроводность. Так, для известняка-ракушечника и вулканического туфа она составляет 0,5–0,8 Вт/(м·°С).

 

2.4.2 Основные виды природных каменных материалов

и изделий

 

Природные каменные материалы подразделяются на сырьевые (полуфабрикаты) и готовые материалы и изделия (фабрикаты). Это подразделение в некоторой степени условное, так как отдельные материалы могут быть полуфабрикатами и фабрикатами. Так, щебень для бетонов выступает как полуфабрикат. Он же, применяемый для балластного слоя железнодорожного пути, является готовым материалом.

К сырьевым материалам относятся щебень, гравий и песок, применяемые в качестве заполнителей для бетонов и растворов; известняк, мел, гипс, доломит, магнезит, глина, мергели и другие горные породы – для изготовления строительной извести, гипсовых вяжущих, магнезиальных вяжущих, портландцементов.

Готовые каменные материалы и изделия подразделяются на материалы и изделия для дорожного строительства, для мостов и тоннелей, гидротехнических сооружений, стен и фундаментов, облицовки зданий и сооружений.

Каменные материалы для дорожного строительства. К ним относят булыжный, колотый, брусчатый и бортовые камни; щебень, гравий, песок. Их получают из изверженных и прочных осадочных горных пород. К этой группе следует отнести также скальные и нескальные грунты.

Булыжный камень представляет собой зерна горной породы с овальными поверхностями размером до 300 мм.

Колотый камень должен иметь форму, близкую к многогранной призме или усеченной пирамиде с площадью лицевой поверхности не менее 100 см² для камней высотой до 160 мм, не менее 200 см² при высоте до 200 мм и не менее 400 см² при высоте до 300 мм. Верхняя и нижняя плоскости камня должны быть параллельными.

Колотый камень изготавливают из хорошо обрабатывающихся горных пород с пределом прочности при сжатии не менее 100 МПа.

Булыжный и колотый камни применяют для устройства оснований и покрытий автомобильных дорог, крепления откосов насыпей и каналов.

Камень брусчатый для дорожных покрытий имеет форму прямоугольного параллелепипеда. По размерам подразделяется на высокий (БВ) длиной 250, шириной 125 и высотой 160 мм, средний (БС) с размерами соответственно 250, 125, 130 мм и низкий (БН) с размерами 250, 100 и 100 мм. Верхняя и нижняя плоскости камня параллельные, боковые грани для БВ и БС сужены на 10 мм, для БН – на 5 мм. Изготавливают его из гранита, базальта, диабаза и других горных пород с пределом прочности при сжатии 120–140 МПа. Применяют для мощения площадей, улиц.

Камни бортовые из горных пород применяются для отделения проезжей части дорог от разделительных полос тротуаров, пешеходных дорожек и тротуаров от газонов и т.п. По способу изготовления подразделяются на пиленые и колотые. По форме бывают прямоугольные и криволинейные. Имеют высоту от 200 до 600, ширину – от 80 до 200 и длину – от 700 до 2000 мм. Изготавливаются из изверженных глубинных горных пород прочностью более 100 МПа, из изверженных излившихся и осадочных пород прочностью более 60 МПа.

Щебень – рыхлый материал, получаемый дроблением горных пород, гравия и валунов, попутно добываемых вскрывших и вмещающих пород или некондиционных отходов горных предприятий по переработке руд и неметаллических ископаемых других отраслей промышленности, он имеет рваную угловатую поверхность.

Гравий – рыхлый материал, образовавшийся при естественном разрушении горных пород. Имеет окатанную (округлую) форму. Получают его рассевом гравийно-песчаных смесей.

Средняя плотность зерен щебня и гравия составляет от 2,0 до 3,0 г/см³. Выпускают их в виде отдельных фракций с крупностью зерен от 5 до 150 мм. Для гидротехнических массивных сооружений при введении непосредственно в бетонную смесь блока возможно введение щебня крупностью свыше 150 мм. Применяют щебень и гравий в качестве заполнителя для тяжелого бетона, для дорожных и других видов строительных работ.

Песок – рыхлый материал с размером зерен до 5 мм, образовавшийся в результате естественного разрушения или полученный искусственным дроблением горных пород.

Применяют для подстилающих слоев дорожных одежд, для приготовления бетонов и растворов на минеральных и органических вяжущих.

Щебень для балластного слоя железнодорожного пути получают дроблением горных пород, гравия и валунов. Выпускают две фракции щебня 25–60 и 5–25 мм. Щебень фракции 25–60 мм применяют для балластировки главных путей, фракция 5–25 мм предназначена для балластировки станционных, а также малодеятельных главных и подъездных путей. Щебень называют «тяжелым» балластом. Он имеет повышенную несущую способность и обеспечивает наиболее благоприятную работу балластного слоя. Его применяют на линиях с большой грузонапряженностью и высокими скоростями движения поездов.

Гравийный и гравийно-песчаный балласт являются природными смесями, образовавшимися в результате естественного разрушения горных пород. Гравийный балласт имеет размеры зерен до 60 мм, гравийно-песчаный – 20 мм. Наибольшей несущей способностью при устройстве балластной призмы железнодорожного пути обладает гравийный балласт, а затем гравийно-песчаный. Их применяют на малодеятельных главных и станционных путях, а также для устройства подушки.

Готовые щебеночно-песчаные, гравийно-песчаные, щебеночно-гравийно-песчаные смеси. Их применяют для устройства покрытий, оснований, дополнительных слоев оснований автомобильных дорог, оснований аэродромов и укрепления обочин автомобильных дорог.

Смеси для покрытий с наибольшим размером фракции 20 и 40 мм, смеси для оснований – с непрерывной гранулометрией с наибольшей крупностью зерен 20, 40, 80 и 120 мм, смеси для оснований с полупрерывистой грануляцией – с наибольшей крупностью зерен 20, 40 и 80 мм.

Смеси песчано-гравийные для строительных работ. Смеси подразделяются на 5 групп: с содержанием зерен свыше 15 мм до 25 %; свыше 25 мм – до 35 %; свыше 35 мм – до 50 %; свыше 50 мм – до 65 % и свыше 65 мм – до 75 %; с размерами зерен не менее 10 мм и не более 70 мм. Могут выпускаться с наибольшей крупностью зерен до 150 мм.

Природные смеси применяются для устройства дорожных покрытий, верхнего слоя оснований под покрытия, для дренирующих слоев и других целей.

Смеси щебеночно-песчаные, гравийно-песчаные, щебеночно-гра-вийно-песчаные, обработанные минеральными вяжущими материа-лами. Размер зерен смесей до 40 мм. Их смешивают с портландцементом и другими минеральными вяжущими и водой в карьерных смесителях. Применяют в дорожном и аэродромном строительстве.

Смеси органоминеральные получают смешиванием щебня, гравия, песка и их смесей с органическими вяжущими или органическими вяжущими совместно с минеральными. Они подразделяются на крупнозернистые с зернами размером до 40 мм, мелкозернистые – с зернами до 20 мм и песчаные с зернами до 5 мм. Применяются для устройства оснований и покрытий автомобильных дорог и аэродромов.

Порошки минеральные для асфальтобетонных смесей получают из известняков, доломитов, доломитизированных известняков и других карбонатных горных пород. Зерновой состав их от 0,071 до 1,25 мм. Могут быть активированными и неактивированными. Являются структурной составляющей и совместно с битумом образуют асфальтовое вяжущее вещество, скрепляющее минеральные частицы асфальтобетона в единый монолит.

Земляное полотно устраивают из скальных и нескальных грунтов.

Скальные грунты применяются в виде естественных массивов в выемках или искусственных (разрушенных) массивов в насыпях. Скальные грунты могут быть слабо- и сильновыветривающимися. Они бывают изверженного (магматического), осадочного и метаморфического происхождения.

Нескальные грунты подразделяются на крупнообломочные, песчаные, глинистые, биогенные (сапропели, заторфованные). При содержании в грунте более 40 % песчаного или более 30 % глинистого компонента их называют гравийно-песчаными, гравийно-глинистыми.

Для насыпей применяют все грунты, кроме глинистых избыточно увлажненных или засоленных, торфов, ила, заторфованных грунтов с содержанием органических примесей 10–50 %, грунтов с содержанием органических включений от 3 до 10 % или грунтов с влажностью на границе текучести W_L≥0,4; грунтов с содержанием гипса 20–30 %.

Для укрепления откосов земляного полотна применяются крупнообломочные грунты. Если откосы подтопляемые, применяют каменные наброски из разрыхленных слабовыветривающихся скальных грунтов.

Каменные материалы для мостов и тоннелей. При строительстве мостов в суровых климатических условиях при мощном ледоходе и в городских мостах из архитектурных соображений облицовку опор выполняют камнем. Она одновременно служит и опалубкой. При отсутствии ледохода выполняют навесную опалубку из плит.

На станциях метрополитенов, подземных переходов полы настилаются каменными плитами. Облицовочными плитами отделываются стены.

Каменные материалы для гидротехнических сооружений. В гидротехнических сооружениях: плотинах, причалах, шлюзах, молах, пирсах защитную облицовку в зоне переменного уровня воды, подвергающуюся разрушающему воздействию воды и знакопеременных температур, выполняют из изверженных горных пород прочностью 80–100 МПа. Из них же выполняют каменную наброску наружной зоны плотин. Для внутренней зоны можно применять камень из осадочных горных пород прочностью 30–60 МПа с коэффициентом размягчения не ниже 0,7–0,8.