Сыпучие строительные материалы

Сыпучие строительные материалы — название собирательное и стандартной их классификации нет, но, опираясь на различные источники можно выделить три крупных класса сыпучих материалов, применяемых в строительстве. Обратите внимание, что изготовление сыпучих материалов должно соответствовать всем нормам:

нерудные материалы — гравий, песок, щебень, керамзит и другие;
вяжущие материалы — цемент, известь, гипс, алебастр, глина;
сухие смеси для строительных отделочных работ.
Нерудные строительные материалы
Нерудные материалы используются или как самостоятельный вид строительных материалов, применяемый в качестве оснований для различного вида зданий и сооружений, для балластировки железнодорожных путей, для устройства подготовки под основное полотно автомобильных дорог, для благоустройства территории или как заполнители для бетонов, растворов и других смесей.

В соответствии со стандартом, нерудные материалы разделяются по следующим показателям: по плотности, по происхождению, по крупности зерен и по характеру формы зерен. По плотности нерудные материалы бывают плотными – имеющие плотность зерен более 2 г/см3, к которым можно отнести песок и щебень, а также пористые, плотность зерен которых менее 2 г/см3 — различные заполнители типа керамзита и его разновидностей. По происхождению, нерудные материалы бывают природными, искусственными и из промышленных отходов. По крупности зерен выделяются материалы крупнозернистые материалы с размерами зерна более 5 мм и мелкозернистые — с величиной зерна менее 5 мм. Форма зерен у нерудных материалов может быть округлой (природный песок, гравий) или угловатой (щебень, дробленый песок).

По этим параметрам определяется конкретный вид инертного материала и соответственно область его применения. К наиболее часто применяемым типам нерудных материалов можно отнести песок, щебень, гравий и керамзит.

Песок — осадочная горная порода и искусственный материал, состоящий из частиц горных пород. Песок практически всегда состоит из почти чистого кварца. Песок широко применяется в строительных работах в качестве основания под фундаменты, для изготовления различных строительных материалов, бетонов и растворов, в дорожном строительстве и т.д. Одно из наиболее важных качеств песка это его пористость. Из рыхлого в плотное состояние песок легко переходит при водонасыщении и вибрационном воздействии. Обладая открытой пористостью, песок является хорошим дренажным материалом, а в плотном состоянии отлично воспринимает динамические нагрузки, и распределяет напряжения под фундаментами.

Строительный песок бывает природным и искусственным. Зерна природного песка имеют размеры от 0,15 до 5 мм. Так как размер зерна играет главную роль при подборе составов бетонов и растворов, то по этому показателю песок разделяется на фракции: мелкую — до 0,5 мм, среднюю от 0,5 до 2,0 мм и крупную — от 2,0 до 5,0 мм. Природный песок также разделяется по видам залегания и может быть речным, горным, морским и дюнным. В строительстве наибольшее применение нашли горный (карьерный) и речной песок.

Речной песок, который добывается с речного дна, обычно бывает мелким или средним. Он применяется в качестве заполнителя для бетона, раствора, из него выполняются основания дорог и взлетных полос аэродромов. Мытый речной песок применяется для производства строительных материалов и конструкций, так как благодаря минимальному содержанию илистых или глинистых примесей он может обеспечить нормируемые прочностные показатели.

Карьерный песок имеет значительно больший разброс размеров зерен и поэтому более широкую область применения. Он применяется для приготовления кладочного раствора, для приготовления тяжелых и теплоизоляционных бетонов, в качестве подготовки под дорожное покрытие, для благоустройства территории. В карьерном песке содержится значительный объем пылеватых и глинистых частиц.

Морской песок, так же как и речной имеет высокую степень очистки, но содержит определенный процент морских солей, поэтому для некоторых видов работ необходима промывка его пресной водой. Морской песок используется в производстве бетонов и дорожном строительстве.

Кварцевый песок в основном применяется для выпуска декоративных видов отделочных материалов. Искусственный песок производят из гранита, мрамора, туфа, известняков путем дробления, он используется для производства фактурных растворов.

По виду обработки песок бывает сеяным и намывным. В составе просеянного песка отсутствуют камни и крупные фракции. Намывной песок получается в результате промывки обычного карьерного песка и используется для производства штукатурных составов, когда присутствие глинистых примесей недопустимо. Песок такого рода характеризуется очень мелкой фракцией и малой плотностью.

Естественная насыпная плотность природного песка колеблется от 1300 до 1500 кг/м3. Изменение влажности приводит к изменению объема песка и соответственно его насыпной плотности. Песок, используемый в строительстве, не зависимо от способа добычи, должен соответствовать требованиям ГОСТ 8736-93.

Щебень
image

Щебень производят дробя скальные горные породы. Бывает гранитный щебень, применяемый для изготовления бетонов высокой прочности и известняковый, используемый строительства дорог. Для применения в бетонах он не пригоден, так как имеет невысокую прочность. Параметрами, определяющими качество щебня, являются: насыпная плотность, морозостойкость, прочность, водопоглощение и водонасыщение, радиоактивность, зерновой состав и форма зерен.

Плотность определяется фракцией щебня. Он делится на 7 основных фракций и 7 сопутствующих от 5 до 70 мм (основные фракции) и от 0 до 5 мм (сопутствующие фракции). Наиболее распространен в строительстве щебень с фракциями 5–20 мм и 5–15 мм, который используется для выпуска бетона и асфальтобетона.

Щебень с фракциями 20–40 мм, 20–60 мм, 20–65 мм и 40-70 мм находит применение при строительстве дорог, прокладке железнодорожных, трамвайных и подкрановых путей.

Прочность щебня определяется лабораторным путем. По этому показателю щебень делится на пять групп от высокопрочного до очень слабой прочности. Морозостойкость определяется возможностям щебня выдерживать многократное замораживание и оттаивание в условиях насыщения водой. Радиоактивность щебня определяется специализированными лабораториями и завершается выдачей сертификата и заключением органов санитарно – эпидемиологического надзора.

ГОСТ 8267-93 регламентирует зерновой состав каждой фракции щебня в части процентного содержания более мелких включений. Для щебня существует еще один нормируемый показатель — содержание в массе щебня пластинчатых (лещадных) и игловатых зерен. По этому параметру щебень бывает: кубовидным (до 15% содержания), улучшенным (15–25%), обычным (25-35%). Для дорожного строительства предпочтителен кубовидный щебень, так как он позволяет достичь максимального уплотнения. При производстве бетонов наличие лещадных и игловатых зерен приводит к увеличению количества пустот, что требует увеличения расхода вяжущего материала и соответственно удорожанию.

Гравий

Гравий — строительный сыпучий материал, образованный в результате естественного разрушения горных пород. Величина его зерен колеблется от 5 до 70 мм. Гравий бывает горным (гранитным), речным (морским) и искусственным (керамзит). Одним из важных показателей гравия является шероховатость поверхности его зерен, которая способствует прочному сцеплению гравия с цементным раствором бетона. Более шероховатую поверхность имеет горный гравий, но в его составе содержатся глина, песок, мелкозем и другие примеси. В речном и морском гравии примеси практически отсутствуют, но гладкая поверхность заставляет применять их в виде щебня.

Все виды гравия, применяемого в строительстве, должны отвечать требованиям ГОСТ 8267-93. Основными характеристиками гравия, определяющими его пригодность для конкретного вида строительных работ, являются:

фракция — в строительстве гравий применяется 4 фракций: 5–10 мм, 10–20 мм, 20–40 мм и 40–70 мм;
морозостойкость — возможность сохранения основных прочностных показателей при неоднократном замораживании и размораживании;
водостойкость — гравий разделяется на группы в соответствии с коэффициентом размягчения;
прочность гравия определяется по средним данным, полученным в результате испытаний образцов. Высокой прочностью обладает гравий, в составе которого присутствуют изверженные породы, гнейсы, мраморовидные известняки, окварцованные песчаники.
В то же время присутствие в составе гравия осадочных пород снижает его прочностные параметры.

Гравий весьма широко используется для различных видов строительных работ. Он применяется в качестве наполнителя для легких бетонов, для защитной засыпки кровель, используется в строительстве дорог, при благоустройстве территории, а также при ландшафтном строительстве.

Керамзит
image

Керамзит — искусственный строительный материал, получаемый в результате высокотемпературного обжига легкоплавких глинистых пород. Его отличительная особенность — малый объемный вес и ячеистое строение. У керамзита различаются три фракции: 5–10 мм, 10–20 мм и 20–40 мм. Нормы допускают наличие в каждой фракции до 5% более мелких или более крупных зерен. Наиболее распространен керамзитовый гравий, значительно реже применяется керамзитовый щебень, имеющий зерна произвольной формы. Керамзит с крупностью зерна менее 5 мм называется керамзитовым песком.

Марка керамзита определяется его объемным насыпным весом. Плотность керамзита и его фракция — показатели взаимозависимые, у более крупной фракции ниже насыпная плотность. Для всех марок керамзита стандартом установлены требования по прочности. Керамзит имеет водопоглощение от 8 до 20%, а морозостойкость — не менее 15 циклов. Таким образом, керамзит имеет совершенно уникальные характеристики:

высокой прочностью — от 0,3 Мн/м2 до 6 Мн/м2;
высокой тепло- и звукоизоляцией;
огнеупорностью, влаго- и морозоустойчивостью;
кислотоустойчивостью и химической инертностью;
долговечностью.
При этом керамзит является экологически чистым материалом. Именно такой набор показателей обусловил широкое применение керамзита в современном строительстве. Благодаря керамзиту стало возможным облегчить конструкции без ущерба прочностным параметрам. Керамзит широко используется при производстве легких и теплоизоляционных бетонов, наружных стеновых панелей для промышленных и жилых зданий.

Тепло- и звукоизоляционные характеристики керамзита обусловлены его пористостью, однако повышение пористости резко снижает прочность материала. Благодаря дренирующим свойствам, керамзит используется и в дорожном строительстве при устройстве дорог и тротуаров. Засыпка керамзитом внешнего периметра здания позволяет предотвратить промерзание грунта.

В качестве заполнителя для легких бетонов, за счет проникновения раствора в поры гранул, керамзит показывает повышенное сцепление с растворной составляющей, что положительно сказывается на долговечности, прочности и химической стойкости бетона.