Как улучшить качество щебня
Выбор сырья для производства щебня
улучшенной формы из гравия
1. Качество сырья - один из важнейших факторов, определяющих технологию производства щебня улучшенной формы. Свойства перерабатываемых горных пород оказывают большое влияние на выбор специального оборудования.
Форма зерен щебня зависит от текстурно-структурных свойств, минералогического состава и степени выветривания перерабатываемых массивных горных пород.
2. По трудности получения щебня кубовидной формы на щековых и конусных дробилках наиболее распространенные горные породы можно разделить на следующие группы:
I группа - изверженные массивные горные породы крупно- и среднезернистой структуры с размером зерен минералов более 5 мм. При дроблении эти породы, особенно крупнозернистые, дают наибольшее количество щебня кубовидной формы.
II группа - горные породы всех генетических типов, средне- и среднемелкозернистой структуры, с размером зерен минералов 0,2 - 5 мм. К ним относятся осадочные массивные горные породы без следов слоистости с повышенной пористостью. Текстура пород массивная. Степень выветривания незначительно увеличивает содержание в щебне кубовидных зерен.
III группа - горные породы основных генетических типов плотной мелкозернистой и стекловатой структуры с размером зерен материала менее 0,2 мм. В эту группу включены горные породы массивной текстуры, подвергшиеся метаморфизму, который проявляется, в частности, в рассланцеватости пород. При дроблении породы этой группы, особенно породы с частичной рассланцеватостью или слоистостью, дают пониженное, по сравнению с породами первой и второй групп, количество щебня кубовидной формы.
IV группа - средне-, мелко- и тонкозернистые кристаллические и частично кристаллические горные породы всех генетических типов: осадочные породы с выраженными плоскостями напластования и слоистости; метаморфические и изверженные породы с плоскостями сланцеватости. Текстура таких пород слоистая и солонцеватая. Преобладающей формой щебня является лещадная и игловатая.
3. Ориентировочное содержание лещадных и игловатых зерен в щебне при дроблении массивных горных пород на щековых и конусных дробилках приведено в табл. 1.
4. При дроблении гравийно-валунного материала влияние петрографического состава на форму щебня то же, что и при измельчении массивных пород. Количество кубовидных зерен в щебне из гравия находится в таком же соотношении, в каком содержатся те или другие виды горных пород.
5. Общее количество лещадных зерен в щебне из гравия можно выразить следующим уравнением:
где n1 - количество зерен в щебне данной горной породы, % по весу;
Nл1 - содержание лещадных и плоских зерен в данной горной породе;
K - коэффициент, учитывающий крупность исходного материала.
6. Для ориентировочного определения формы щебня при дроблении гравийно-валунных пород отбирают пробы материала.
Группа горных пород
Ориентировочное содержание нещадных и игловатых зерен в щебне, % по весу
Изверженные: граниты, лабродориты, диориты, андезиты, габбро
Крупно- среднезернистые горные породы с размерами зерен 3 мм; текстура - массивная
Изверженные: граниты, сиениты, андезиты, диориты, базальты. Осадочные и метаморфические: песчаники, известняки, доломиты, мраморы
Средне- среднемелкозернистые горные породы с размерами зерен 5 - 0,2 мм, а также частично кристаллические пористые породы; текстура - массивная
Изверженные; микро граниты, микрогаббро, микродиабазы, микродиориты, вулканические стекла, кварциты
Осадочные и метаморфические: афанитовые известняки, окремненные известняки, кремнистые породы, кремний - микрокварциты, гранито-гнейсы
Породы плотной (афонитовые) мелкозернистой и стекловатой структуры с размером зерен 0,2 мм; текстура - массивная
Слоистые и рассланцеватые горные породы любого генезиса и минералогического состава: гранито-гнейсы, гнейсы, слоистые известняки, доломиты, сланцы и т.д.
Полнокристаллические и частично кристаллические породы средне- и мелкозернистой структуры; текстура слоистая, сланцеватая
Пробу делят на фракции и каждую фракцию разбирают на основные типы горных пород, входящих в одну из групп, приведенных в п. 2. После этого гравий каждой группы тщательно осматривают, при необходимости еще подразделяют на отдельные виды и определяют их количество. В частности, в изверженных породах I группы желательно выделить куски камни из крупнозернистого гранита, дающего наибольший процент кубовидных зерен. При разработке карбонатных пород рекомендуется выделять окремненные разности, которые при дроблении размельчаются в зерна плоской формы. Затем подсчитывают процентное содержание отдельных горных пород в материале. По этим данным и по значениям табл. 1 определяют предполагаемое содержание плоских и игловатых зерен в щебне из гравия по формуле, приведенной выше. Коэффициент K можно принять по табл. 2.
Размер фракций в горной массе, мм
Количество зерен в горной массе, % по весу
Значение K
7. При общей ориентировочной оценке качества сырья необходимо учитывать следующее:
- получить из гравия наибольшее количество щебня кубовидной формы можно при большом содержании в исходном материале крупнозернистых гранитов;
- щебень неудовлетворительной формы, т.е. наибольший процент нещадных зерен, получают в том случае, когда в исходной горной массе содержится большое количество материала со сланцеватой структурой, а также из окремненных пород и кремния;
- для производства щебня улучшенной формы рационально использовать только отдельные фракции, в которых содержится наименьшее количество пород, дающих при дроблении плоские зерна.
Выбор дробильного оборудования
и режим его работы
8. Парк дробильных машин главным образом составляют щековые, конусные и валковые дробилки и выпускаемые в последнее время отечественно; промышленностью роторные дробилки.
9. По данным исследований Союздорнии, ВНИИнеруда, ВНИИжелезобетона для получения щебня кубовидной формы целесообразно применять:
при дроблении неабразивных горных пород - роторные дробилки;
при дроблении абразивных пород - короткоконусные дробилки типа КМД-1200, КМД-1750, дающие большее количество щебня кубовидной формы, чем щековые и валковые дробилки. Однако короткоконусные дробилки не всегда обеспечивают необходимое качество щебня.
10. При переработке рыхлых массивных горных пород рекомендуется применять:
- роторные дробилки, если неабразивных пород в исходном материале содержится более 75 % по весу;
- короткоконусные, щековые дробилки, если в горной массе содержится более 25 % абразивных пород. Причем после дробления на этих машинах щебень, как правило, необходимо исправлять.
11. Из щековых Дробилок рекомендуются дробилки тина СМ-186А, которые устанавливают на последней стадии дробления. В этом случае обеспечивается высокое содержание щебня кубовидной формы вследствие ограничения размеров разгрузочного отверстия.
12. На форму щебня существенно влияет режим работы и состояние рабочих органов дробилки.
Для установления оптимального режима рекомендуется руководствоваться следующими указаниями:
а) дробильная камера щековой дробилки должна загружаться полностью и непрерывно. Равномерная непрерывная загрузка дробилки обеспечивает большую степень измельчения и уменьшает содержание в дробленом щебне зерен лещадной и игловатой формы на 10 - 15 % в зависимости от свойств горной породы, крупности, формы исходного материала и т.п.
Для непрерывного режима дробления необходимо устанавливать автоматические регуляторы питания дробилок.
При неполной загрузке дробилки количество лещадных и игловатых зерен возрастает. С уменьшением крупности загружаемого материала повышается количество кубовидных зерен в дробленом материале.
Большое количество лещадных и игловатых зерен в исходном материале, размер которых больше размера разгрузочной щели, улучшает качество формы зерен продукта дробления;
б) в каждом отдельном случае оптимальная ширина разгрузочной щели должна быть определена с учетом максимального выхода щебня кубовидной формы.
Исследованиями установлено, что с уменьшением ширины разгрузочного отверстия щековых дробилок форма щебня улучшается, но одновременно уменьшается производительность и увеличивается выход отходов дробления.
Например, при работе дробилки в замкнутом цикле с размером ячеек сита грохота 18×18 мм оптимальная ширина разгрузочного отверстия (щели) составляет 10 мм, при этом содержание в щебне зерен лещадной и игловатой формы уменьшается на 6 - 8 % по весу.
При увеличении или уменьшении ширины разгрузочной щели производительность уменьшается на 10 - 15 %, а выход отходов дробления (фракции 0,5 мм) и щебня лещадной и игловатой формы зерен увеличивается на 5 - 6 %. Поэтому при пусконаладочных работах следует устанавливать опытным путем оптимальный режим работы дробилок.
13. Для определения оптимального режима работы дробилки по кривым типовых характеристик зернового состава продуктов дробления находят размер разгрузочной щели, а затем для опытного дробления устанавливают три размера щели: первый - несколько меньше расчетного; второй - расчетный и третий - несколько больше расчетного.
14. Из дробленого щебня отбирают по ГОСТ 8269-84 пробы на зерновой состав (в том числе фракцию до 5 мм) и на содержание зерен лещадной и игловатой формы. При необходимости разгрузочную щель уменьшают или увеличивают и опять проводят опытное дробление. По полученным данным выбирают наивыгоднейший размер разгрузочного отверстия.
15. При работе дробилок необходимо следить за износом зубьев рифлений дробильных плит. Износ зубьев более чем на 2/3 первоначальной высоты приводит к значительному увеличению зерен щебня лещадной и игловатой формы. Изношенные плиты необходимо своевременно заменять.
Для первичного дробления, при котором форма зерен щебня не имеет большого значения, можно допускать несколько повышенный износ зубьев рифления дробящих плит.
18. Форма и размер рифлений дробящих плит оказывают большое влияние на форму щебня.
При таком режиме работы щековой дробилки увеличивается выход щебня кубовидной формы, а процентное содержание сверхмерного материала в продукте дробления будет минимальным.
17. Нецелесообразно применять выпуклую футеровку для подвижной щеки в том случае, если в дробимом материале содержится значительное количество кусков, близких по величине к размеру загрузочного отверстия, так как выпуклость футеровки ухудшает условия захвата крупных кусков.
18. При дроблении горных пород конусными дробилками для улучшения формы зерен щебня из гравия рекомендуется предусматривать те же мероприятия, что и при дроблении щековыми дробилками (т.е. непрерывная и полная загрузка камеры дробления и т.д.); дробилка должна работать в замкнутом цикле с виброгрохотом. На этом виброгрохоте не допускается сортировка продуктов дробления других машин. Опытом установлено, что наибольший эффект в улучшении формы щебня из гравия достигается, когда на последней стадии дробления устанавливают среднеконусные дробилки типа КСД-1200А, КСД-1750А или короткоконусные дробилки мелкого дробления КМД-1200, КМД-1750 с большой параллельной зоной и с оптимальной шириной разгрузочной щели.
Способы исправления формы щебня
19. Форму щебня исправляют специальными машинами-грануляторами, в качестве которых рекомендуется использовать: отбойно-центробежные дробилки типа ОЦД-100, имеющие следующие технические характеристики:
Диаметр ротора, мм
Количество бил, шт.
Число оборотов ротора, об/мин
Средняя производительность, т/час
20. Для грануляции щебня дробилки должны работать с определенным числом оборотов ротора - 200 - 400 об/мин, в зависимости от содержания лещадных зерен в исходном материале (рис. 1). При таком режиме дробления форма зерен щебня улучшается (содержание в щебне зерен кубовидной формы доводится до 85 - 90 %) и снижается износ рабочих органов дробилки.
Рис. 1. Рекомендуемые режимы работы
дробилки ОЦД-100 (по данным ВНИИнеруда)
для исправления формы зерен щебня:
1 - гранит; 2 - песчаник; 3 - гравий.
N - содержание зерен лещадной формы в исходном материале, % по весу
21. Грануляторы необходимо устанавливать на последней стадии дробления, в основном при работе дробилок в замкнутом цикле. После грануляции щебень вторично классифицируется по крупности на грохотах и очищается, а затем отправляется на склад готовой продукции.
22. Схема более совершенной технологии производства щебня улучшенной формы, предложенная Союздорнии, показана на рис. 2. По этой технологии готовая продукция - щебень - поступает на виброгрохот для классификации по крупности и сепарации по форме зерен, где зерна кубовидной формы отделяются и направляются на склад готовой продукции, а лещадные и игловатые зерна направляются в дробилку-гранулятор для исправления формы.
Рис. 2. Технологическая схема Союздорнии производства
щебня кубовидной формы
23. Сепарацию щебня рекомендуется производить на виброгрохотах обычной конструкции со щелевидными ситами. Размеры ячеек сит подбирают с учетом выделения из исходного материала зерен кубовидной формы. Ширина ячейки щелевидных сит должна быть примерно в 2,2 раза меньше среднего диаметра фракции щебня, а длина ячейки - от 30 до 250 мм, в зависимости от крупности щебня, диаметра и качества проволоки, из которой сделано сито. Длина сита должна быть не менее 2 м, угол наклона от 2 до 8°.
24. Конструкция сит может быть различной. Из-за значительной загрязненности гравийной массы для сортировки щебня из гравия фракции 5 - 10, 10 - 20 мм и отходов 0 - 5 мм по крупности и форме зерен целесообразно использовать плетеные проволочные сита с квадратной или ромбовидной формой ячейки (рис. 3, а, б), которые благодаря амортизирующим свойствам самоочищаются в процессе работы виброгрохота.
25. Плетеное сито может быть изготовлено на обычном плетельном станке на щебеночном заводе *) .
*) Сбитнев А.С., Беленький Я.Г., Басс А.И. Проволочные сетки и ленты. М., Металлургиздат, 1963.
При плетении сетки применяют шнек, напоминающий витую пружину, толщина стенок которого равна от 4 до 10 мм. По внутреннему диаметру шнек имеет небольшую конусности с расширением в сторону сбега спирали. Внутри шнека вращается плоский нож длиной до 400 мм и толщиной 2,5 - 4,5 мм, на который и навиваются спирали (рис. 3, в).
Рис. 3. Конструкции плетеных сит с квадратной ячейкой
для сортировки щебня по крупности (а), ромбовидной ячейкой для
сепарации щебня по форме зерен фракции 10 - 20 мм (б) и механический
станок для плетения сетки (в):
1 - спираль сита; 2 - ячейка; 3 - шнек; 4 - нож;
В и b - внешний и внутренний диаметр шнека:
l - длина ножа; a - ширина ножа; h - толщина ножа; T - шаг спирали
Поверхность ножа и шнека должна быть гладкой, а углы ножа закруглены. Величина разворота ножа зависит от качества проволоки, т.е. переднюю часть ножа поворачивают вокруг оси на 160°, а конец его поворачивают на меньший угол, в зависимости от степени подгонки ножа к шнеку. В шнеке должно быть не меньше четырех витков.
Для плетеных сит с ромбовидными ячейками шаг спирали (шнека) определяют по формуле
где n - величина, равная половине суммы диагоналей ромба, имеющих отношение 1:3; 1:4; 1:5;
x - размер стороны ромбовидной ячейки сита (сетки).
Для плетеных сит с квадратными ячейками шаг спирали (шнека) определяют по формуле
T = 1,42х,
где x - размер ячейки сита (сетки);
1,42 - отношение диагонали квадратной сетки к стороне ячейки - величина постоянная.
Внутренний диаметр шнека спирали находят по формуле
где Т - шаг спирали;
d - диаметр проволоки.
Плетеное сито имеет большую площадь живого сечения по сравнению со штампованным ситом; засоренность всего сита в работе небольшая - 2 - 3 % площади как в сухую, так и в дождливую погоду.
26. Срок службы сита зависит от крепления и натяжения, Наиболее удачное крепление плетеного сита не виброгрохоте ГУП-II с поперечным натяжением разработано на Сильницком щебеночном заводе. Готовое плетеное сито следует уложить на специальный шаблон, сделанный из деревянных брусьев. Затем по краям всей длины сита проложить с двух сторон металлические трубы диаметром 30 мм с просверленными в них насквозь отверстиями. Сито к трубе крепят проволочными скобками, которые пропускают через просверленные отверстия, а с другой стороны закрепляют металлическими скобками, плотно прижимая полотно сита к трубе. Сито с прикрепленными к нему трубами следует устанавливать на раму виброгрохота ГУП-II так, чтобы они заходили под лонжероны. Для поперечного натяжения сита используют натяжные болты (рис. 4).
27. Чтобы обеспечить более продолжительный срок службы сит, необходимо регулярно осуществлять эксплуатационный контроль; своевременно, через несколько смен, подтягивать натяжные болты, прогулочные скобка
После износа сита трубы используют для крепления последующих сит.
28. Для сепарирования щебня по форме зерен (например, фракция 5 - 20 мм), его разделяют на фракции 5 - 10, 10 - 20, 5 - 15 мм и т.д. Каждая фракция сепарируется че рез щелевидные сита с шириной ячеек соответственно 3,5; 5,5; 7,5 мм. При этих размерах ячеек сит получают материал с содержанием лещадных и игловатых зерен до 15 % по весу.
29. На рис. 5 приведена рациональная схема технологии производства щебня улучшенной формы фракции 5 - 20 мм. Как видно из схемы, исходный материал - щебень из гравия крупностью Б-20 мм - поступает на виброгрохот ГУП-III на сита: верхнее - щелевидное, с шириной ячейки (щели) 7,5 мм; среднее - квадратное, со стороной квадрата 7,0 мм, диагональю 10,0 мм.
Рис. 4. Схема крепления плетеного сита:
а - вид сбоку; б - вид сверху; в - поперечное натяжение плетеного сита на виброгрохоте ГУП-II;
1 - плетеное сито; 2 - проволочные скобки; 3 - трубы металлические; 4 - шаблон;
5 - отверстия для скобок; 6 - натяжные болты; 7 - лонжероны
Рис. 6. Схема технологии Союздорнии производства щебня кубовидной
формы зерен фракции 5 - 20 мм на трехситном виброгрохоте ГУП-III
На верхнем, щелевидном, сите из исходного материала выделяют щебень кубовидной формы фракции 10 - 20 мм (верхний продукт сита) к направляют на склад готовой продукции. На среднем, квадратном, сите верхний продукт представлен щебнем лещадной и игловатой формы фракции 10 - 20 мм, который направляется в дробилку-гранулятор ОЦД-50с или ОЦД-100 для переработки. На нижнем, щелевидном, сите щебень фракции 5 - 10 мм разделяется по форме зерен. Верхний продукт - щебень фракции 5 - 10 мм кубовидной формы - направляется на склад готовой продукции, нижний продукт - щебень фракции 5 - 10 мм лещадной и игловатой формы вместе с незначительным количеством отходов 0 - 6 мм - на переработку в дробилку-гранулятор.
После грануляции полученный материал направляют на виброгрохот для отделения гранулированного щебня и отходов.
30. Сепарация щебня по форме зерен фракции 5 - 15 мм происходит аналогично сепараций щебня фракции 5 - 20 мм с той лишь разницей, что на верхнем сите виброгрохота ГУП-III нужно установить щелевидное сито с шириной ячейки 5,5 мм для разделения по форме зерен щебня фракции 10 - 15 мм,
31. Выделение щебня лещадной и игловатой формы фракции 10 - 15 мм для переработки в грануляторе и разделение щебня по форме зерен фракции 5 - 10 мм производится на ситах с теми же размерами ячеек, что и для щебня фракции 5 - 20 мм.
33 В типовых технологических схемах гравийно-песчаных месторождений при эксплуатации щековых, среднеконусных, короткоконусных дробилок и дробилок-грануляторов типа ОЦД-100 для получения кубовидного щебня следует соблюдать мероприятия, предусмотренные настоящими «Рекомендациями».
34. В целях улучшения формы зерен щебня из гравия технологические схемы Гравийно-песчаных заводов должны предусматривать переработку горной массы с учетом возможных колебаний крупности зернового состава исходного материала, так как при дроблении от крупности исходного материала зависит форма зерен щебня из гравия, В зависимости от этого в технологической схеме гравийно-песчаного завода должно быть предусмотрены 2 или 3 стадии дробления в замкнутом цикле с обязательным включением операций предварительного и контрольного грохочения.
35. Контрольное грохочение способствует улучшению формы зерен щебня, так как вместе с избыточным продуктом вторичному дроблению подвергается значительная часть нещадных зерен.
Размер отверстий сита контрольного грохота принимают близким к размеру выпускной щели дробилки.
Предлагаются мероприятия, обеспечивающие производство щебня улучшенной формы из гравия. Приводятся данные по оценке горных пород как сырья для производства щебня из гравия, по выбору необходимого оборудования и режиму его работы, а также рекомендации по разработке технологических схем.
Обогащение фракционного щебня
Во всех месторождениях слои камня неоднородны по прочности. Чтобы улучшить качество щебня, производят специальную – селективную разработку карьеров, добывая при этом самый прочный материал. Стоимость щебня при такой разработке соответственно повышается.
Обогащение по прочности
Крупное производство предполагает массовую разработку месторождений с разделением камня на классы по назначению и прочности. Основным методом обогащения для щебня является избирательное дробление. Дробимый камень разнообразен по степени измельчения. Она зависит от:
- вида техники (дробилки),
- режима ее работы (дробилки),
- прочности камня.
Одна и та же дробилка с одинаковым режимом работы неоднородный по прочности камень будет дробить по-разному – чем прочность камня меньше, тем продукт дробления будет мельче. Поэтому отсеянная более крупная фракция будет более однородной и прочной. Таким образом, промежуточное грохочение позволит обогатить щебень, как конечный продукт производства.
Избирательное дробление наиболее эффективно при работе на дробилках ударного действия. В них процесс дробления происходит ударом камня «на лету». Также для этих целей используют молотковую, роторную дробилку, дезинтегратор и другую технику.
Обогащение по форме зерна
Менее ценной в щебне является пластинчатая и игловатая формы зерен. Чтобы такой щебень отделить, применяется специальные грохоты – колосниковые. Затраты на такой производственный процесс небольшие, но эффект значительный.
Существует также метод «грануляции» щебня при помощи обработки в дробилках в одноименном режиме. Такой режим позволяет разломить пластинчатые и игловатые зерна и приблизить их форму к кубовидной форме. Данный процесс затратный и не всегда окупаем, поэтому его используют только тогда, когда важна удобоукладываемость бетонной смеси и затраты оправданы (например, производство железобетонной напорной трубы).
Очистка от грязи и примесей
Промывают щебень при содержании в нем пыли, превышающем стандартные нормы. Такой процесс, в котором над грохотами разбрызгивается вода, называется «мокрое грохочение».
Сухая очистка щебня от пыли производится воздушным потоком. Она является более эффективной при совмещении с процессом грохочения.
Методические рекомендации Методические рекомендации по применению низкомарочных и малопрочных каменных материалов и загрязненных песков, обработанных неорганическими вяжущими, в основаниях дорожных одежд
Приведена методика определения прочности щебня из малопрочных каменных материалов, установлена зависимость свойств обработанных материалов от минералогического состава и количества мелкозернистых частиц в естественных мелких песках.
Даны рекомендации по устройству оснований дорожных одежд из малопрочных известняков (марка по прочности ниже 200), обработанных цементом без добавок и с добавками ПАВ (ЛСТ, ГКЖ-10, ГКЖ-11) традиционными методами (приготовлением смесей в установках, разравниванием по земляному полотну автогрейдером, укаткой катками) и методом пропитки малопрочных известняков литыми цементопесчаными смесями с добавками суперпластификаторов (С-3, ЛСТМ-2) и без них уплотнением вибрацией. Показана взаимосвязь между прочностью и деформативностью слоев оснований из малопрочных известняков, в том числе в раннем возрасте.
Даны рекомендаций по устройству оснований дорожных одежд из жестких (с осадкой конуса О) и подвижных (с осадкой конуса 4 см) щебеночных смесей, обработанных цементом с добавкой ЩСПК, при уплотнении с помощью катков и вибрации соответственно.
Приведены рекомендации по применению вяжущих низкой водопотребности ( BHB -50) при устройстве оснований дорожных одежд.
1. Общие положения
2. Оценка прочности щебня из малопрочных каменных материалов
3. Применение низкомарочных и малопрочных каменных материалов, обработанных цементом, в том числе с добавками ПАВ, при устройстве оснований традиционными методами
4. Обработка низкомарочных и малопрочных известняков методом пропитки литыми цементопесчаными смесями, в том числе с добавками суперпластификаторов, при устройстве оснований
Требования к исходным материалам
Требования к цементопеску
Технология строительства и контроль качества работ
5. Использование мела и опоки, обработанных неорганическими вяжущими, в основаниях дорожных одежд
6. Применение щебеночно-песчаных смесей, обработанных цементом с добавкой ЩСПК, в - основаниях дорожных одежд, уплотняемых укаткой или вибрированием
Требования к смесям
Технологии устройства оснований и контроль качеств работ
7. Определение прочности и деформативности слоев оснований из малопрочных известняков, обработанных цементом, в том числе в раннем возрасте
Определение времени начала пропуска построечного транспорта по слою известняка, обработанного цементом, в раннем возрасте
Взаимосвязь прочности, модуля упругости и толщины основания из малопрочного известняке, обработанного цементом
8. Влияние минералогического состава и количества мелкозернистых частиц в естественных мелких песках на свойства обработанных материалов
9. Применение вяжущих низкой водопотребности при устройстве оснований дорожных одежд
Предисловие
Одной из актуальных задач дорожного строительства является снижение его стоимости за счет использования местных каменных материалов (в частности, малопрочных) и местных песков в основаниях дорожных одежд.
Низкомарочные и малопрочные каменные материалы, широко распространенные в отдельных районах нашей страны, характеризуются неоднородностью структуры, слабой межзерновой сцементированностью, высокими пористостью и водопоглощением, обусловливающими их низкую водо- и морозостойкость. Лабораторные исследования, а также имеющийся опыт устройства щебеночных оснований из низкомарочных и малопрочных каменных материалов показали, что эти материалы без обработки вяжущими с успехом могут быть применены только для оснований дорожных одежд на автомобильных дорогах I V - V категорий в III- V дорожно-климатических зонах в условиях первого типа местности по характеру и степени увлажнения, а при обработке цементом - на дорогах более высоких категорий (I-III) и в других дорожно-климатических зонах (I-II).
Пластифицирующие воздухововлекающие (ЩСПК, ГКЖ-10, ГКЖ-И), пластифицирующие (ЛСТ), суперпластифицирующие (ЛСТМ-2, С-3) добавки позволяют улучшить технологические свойства смесей, уменьшить расход цемента на 5-20% или увеличить прочность обрабатываемого материала на 10-25%, повысить его морозостойкость в 1,5-2,0 раза.
На вяжущем низкой водопотребности (ВНВ-50) при его расходе 9-15% можно получать цементопески, характеризующиеся маркой по прочности 20-60 и - морозостойкостью Мрз25-50, и цементогрунты марки по прочности 40 с морозостойкостью Мрз15 при расходе вяжущего 15%.
Исследованиями установлено максимально допустимое количество загрязняющих примесей в песках в зависимости от их минералогического состава при соответствии основных свойств (прочности и морозостойкости) обработанных материалов требованиям действующих нормативных документов.
Экономический эффект от применения в основаниях дорожных одежд низкомарочных и малопрочных каменных материалов, обработанных цементом, составляет 4-6 тыс. руб. на 1км, при этом также экономится более 2 тыс. м 3 прочного щебня, 210л топлива, 30 тыс. кВт ч электроэнергии, 16чел.-дн.
Экономический эффект от введения добавок ПАВ, обусловленный экономией 15-55т цемента (за вычетом стоимости добавок), составляет от 0,5 до 1 тыс. руб. в расчете - на 1км основания.
Использование вяжущего низкой водопотребности при устройстве оснований дорожных одежд позволяет за счет экономии 30-50% традиционного вяжущего (цемента) с учетом затрат на домол цемента с кварцевым песком уменьшить стоимость ориентировочно на 2,0-2,5тыс. руб. в расчете на 1 км основания.
Суммарный экономический эффект от внедрения местных каменных материалов, обработанных цементом, в зависимости от вида вяжущего и добавок ПАВ может составить от 6 до 9 тыс. руб. на 1 км основания.
Настоящие "Методические рекомендации по применению низкомарочных и малопрочных каменных материалов и загрязненных песков, обработанных неорганическими вяжущими, в основаниях дорожных одежд разработаны на основе исследований, проведенных Союздорнии, Казахским и Среднеазиатским филиалами Союздорнии Минтрансстроя СССР.
Новизна работы защищена авторскими свидетельствами № 1176000, № 1357474.
Методические рекомендации составили: канд. техн. наук В.С. Исаев, инженеры Ф.В. Панфилов, А.И. Полякова, Н.А. Еркина, канд. техн. наук Н.Н. Янбых, инж. Л.Б. Михайлова, кандидаты технических наук Л.И. Джулай, В.К. Петренко, Г.Г. Паронян, В.М. Смирнов, инженеры А.А. Шейнин, С.С. Коровченко.
Замечания и предложения по данной работе просьба направлять по адресу: 143900, Балашиха-6 Московской обл., Союздорнии.
1. Общие положения
1.2. Под низкомарочными каменными дорожно-строительными материалами следует понимать щебень (щебеночно-песчаную смесь), получаемый из осадочных и метаморфических (преимущественно известняковых) горных пород с пределом прочности при сжатии в насыщенном водой состоянии свыше 20 до 40 МПа; под малопрочными - из аналогичных, горных пород с пределом прочности при сжатии в водонасыщенном состоянии свыше 10 до 20 МПа.
1.3. Низкомарочный щебень характеризуется марками по прочности 300 и 200, устанавливаемыми по ГОСТ 8267-82.
Марку по прочности низкомарочного щебня определяют по результатам испытания при сжатии (раздавливании) в цилиндре фракций щебня по ГОСТ 8269-87.
Малопрочный щебень характеризуется марками по прочности 100 и 150 (по аналогии с классификацией, принятой ГОСТ 8267-82), устанавливаемыми в соответствии с разд.2 настоящих Методических рекомендаций.
Марка по прочности щебеночно-песчаной смеси соответствует марке по прочности щебня, входящего в ее состав.
Под мелкозернистыми частицами следует понимать частицы материала мельче 0,071 (0,05) мм,
2. Оценка прочности щебня из малопрочных каменных материалов
2.1. Предел прочности горных пород при сжатии определяют на образцах правильной формы по ГОСТ 8269-87.
2.2. Марку по прочности малопрочного щебня устанавливают по результатам испытаний его зерен на раскол с помощью механического индикатора Т-3 ( ГОСТ 8269-87), применяя методику, приведенную в настоящих Методических рекомендациях. Допускается определять марку по прочности малопрочного щебня по результатам испытаний на сжатие (раздавливание) в цилиндре фракций щебня по ГОСТ 8269-87, Размер фракций для испытаний должен соответствовать требованиям ГОСТ 8267-82, Марку по прочности следует устанавливать по наименьшему значению в соответствии с требованиями табл. 1.
2.3. Марку по прочности щебня из малопрочного каменного материала с помощью прибора Т-3 рекомендуется определять по следующей методике.
Подлежащий испытанию материал (смесь фракций щебня или щебеночно-песчаную смесь) рассеивают на стандартные фракции и отбирают пробу: от фракции 5-10мм - массой 0,25 кг, от фракции 10-20 мм - 0,5 кг, от фракции 20-40 мм - 1,5 кг.
Щебень крупностью 40-70мм дробится и оценивается по результатам испытания фракции 20-40мм.
Как определить качество щебня?
В строительном деле не бывает мелочей, особенно когда речь идет о фундаменте. Для его заливки нужен не только бетон, но и щебень, и если он окажется плохим, последствия могут быть фатальными. Как же не ошибиться при выборе наполнителя?
Прежде всего, качество щебня оценивают по крупности, исходя из среднего размера зерна. В частном домостроении обычно используют измельченный гранит фракции 20-40 мм.
Важнейшей характеристикой щебня является прочность. Определить ее можно по маркировке, точнее, по числу, которое следует после буквы М. Чем оно выше, тем лучше. Самым прочным является камень М1400-1600, но он стоит относительно дорого, поэтому обычно его используют при строительстве больших, тяжелых домов. Для деревянной дачи вполне достаточно щебня М1200.
Поскольку щебень производят, дробя каменную породу, в сырье неизбежно попадают различные примеси, и в частности, измельченная глина. Очевидно, что чем больше в готовом щебне таких посторонних включений, тем ниже его качество.
Содержание инородных примесей в щебне не должно превышать 0,25 % от общей массы
Имеет значение и размер инородных частиц. В идеале крупицы глины не должны быть более 0,05 мм. Комки в 1,25 мм и более заметно снижают прочность щебня. Покупка такого материала будет неразумным решением.
Очень важный параметр, определяющий качество щебня — лещадность. Этот загадочный термин происходит от слова «лещадь» — плитка, плоская доска. Если гранула в три раза и более раз больше его толщины, она является лещадныной. И чем больше в щебне таких гранул, тем хуже. Почему? Пластинчатые и игловатые камни плохо сцепляются со строительными растворами. Но куда важнее то, что между ними образуется множество пустот, что ведет к перерасходу каменной крошки и заметно снижает прочность конструкции.
Выбирая щебень, нужно обратить внимание на форму камней. В массе своей они должны быть близкими к кубу. Большое количество плоских и игловатых гранул говорит о низком качестве материала
Разобраться в лещадности довольно просто. Этот показатель приводится на упаковке щебня. Согласно ныне действующей классификации (ГОСТ 8267-93 в редакции № 3 от 24.04.2002 г.) существует пять основных групп. Процентное соотношение плоских и игловатых камней к общей массе приводится в скобках.
— I группа — «кубовидный» щебень (до 10% включительно);
— II группа — «улучшенная» (от 10% до 15% включительно);
— III группа — «обычная» (от 15% до 25 % включительно);
— IV группа — «обычная» (от 25 % до 35 % включительно);
— V группа — «обычная» (от 35 % до 50 % включительно);
Очевидно, что самым лучшим является щебень первой группы.
И наконец, последний параметр, определяющий качества щебня, это его адгезия. Речь идет о том, насколько хорошо поверхность каменных зерен схватывается с поверхностью. Точно определить этот показатель под силу только специалистам, действующим в лабораторных условиях. Но для простого потребителя есть подсказка — цвет. Как показывает практика, наилучшая адгезия у серых и темно-серых камней.
Качество щебня
Вы попали на данную страницу, т.к., скорее всего, набрали поисковый запрос "качество щебня". Качество щебня является очень важным параметром при производстве строительных работ. Наша компания реализует только качественный щебень и только с легальных карьеров Ленинградской области и республики Карелия. Все партии щебня, по желанию заказчика, сопровождаются документами, подтверждающими качественность продукции. Пример сертификата соответствия приведен ниже.
Щебень - это продукт дробления скальных горных пород.
Данный продукт производится путем добычи в карьере горной породы, которую затем путем "грохочения" (способ дробления гранита) перерабатывают в щебень. Самой распространенной и широко применяемой горной породой является гранит. Щебеньможет быть получен также при дроблении валунов и гравия.
Основными свойствами щебня из природных каменных материалов являются:
активность естественных радионуклидов (радиоактивность);
прочность;
морозостойкость;
истинная, средняя и насыпная плотности;
водопоглощение и водонасыщение;
зерновой состав и форма зерен.
Дополнительными свойствами щебня из природных каменных материалов являются:
адгезия или "слипаемость" (сцепление с битумом);
содержание загрязняющих и химически вредных примесей и др.
По крупности щебень разделяют на фракции. Фракция - это максимально допустимый размер отдельно взятого камня (зерна). Разделяют основные и сопутствующие фракции щебня. К основным фракциям относятся: 5-10мм, 5-20мм, 10-20мм, 20-40мм, 20-65мм, 25-60мм, 40-70мм. К сопутствующим фракциям относятся: 0-2мм, 0-5мм, 0-15мм, 0-20мм, 0-40мм, 0-60мм, 2-5мм.
В отдельных случаях находят применение фракции 70-120мм и 120-150мм.
Наибольшим спросом на рынке пользуется гранитный щебень фракций 5-20мм, реже 5-15мм, применяющийся в производстве асфальта, бетона и железобетонных конструкций.Щебень гранитный фракций 20-40мм, 20-65мм, 25-60мм, 40-70мм так же пользуется устойчивым спросом, и применяется в строительстве и ремонте железнодорожных насыпей, трамвайных линий, подушек автомобильных дорог, в строительстве зданий при закладке фундамента, а также используется для дробления на более мелкие фракции щебня. Из всех природных каменных материалов, используемых в строительстве, щебень является основным.
Технические требования к качеству поставляемого щебня.
Самая важная характеристика, с которой обычно начинается обсуждение качества строительного щебня с покупателем - это радиоактивность. Вся продукция, поставляемая нашей Компанией, пригодна для всех без исключения видов строительных работ, что подтверждено соответствующими сертификатами и санитарно-эпидемиологическими заключениями, исследованиями спец. лабораторий. Это означает, что весь поставляемый нами гранитный щебень и др. виды высокопрочного щебня относятся к I-му классу по радиоактивности (менее 370Бк/кг).
Зерновой состав каждой фракции должен удовлетворять требованиям ГОСТ 8267-93 "Щебень и гравий из плотных горных пород для строительных работ".
Исходя из требований указанного ГОСТа следует, что в фракции щебня, поставляемой на строительство, например 20-40мм, количество зерен размером мельче 20мм не должно превышать 10%, а зерен крупнее 1,25*D (50 мм) - не более 0,5%. Эти требования необходимы для строгого соблюдения зернового состава отдельных фракций. Соблюдение данных требований отражается в рассеве.
В щебне нормируют содержание зерен пластинчатой (лещадной - произошло от слова "лещ", т.е. плоский как лещ) и игловатой форм. К зернам пластинчатой и игловатой форм относят такие зерна, толщина или ширина которых менее длины в три раза и более. По форме зерен щебень подразделяют на четыре группы (содержание зерен пластинчатой и игловатой форм, % по массе):
"кубовидная" до 15%,
"улучшенная" от 15% до 25%,
"обычная" от 25% до 35%,
"обычная" от 35% до 50%.
Необходимо заметить, что "лещадность" - это одна из самых важных характеристик качества щебня. Чем меньше лещадность, тем качественнее считается щебень. Использование щебня кубовидной формы дает наиболее плотную утрамбовку.
Наличие в щебне зерен пластинчатой и игловатой форм приводит к увеличению межзерновой пустотности в смеси. Это в свою очередь приводит к увеличению расхода связующего компонента, а это влечет за собой дополнительные материальные затраты. Кроме того, кубовидные зерна обладают большей прочностью, чем зерна пластинчатой и игловатой форм. Следовательно, использование кубовидного щебня в производстве экономически целесообразнее.
Для тех потребителей, которые выпускают высококачественные асфальт, бетон и железобетонные (в т.ч. мостовые) конструкции, кому по технологии требуется использование кубовидного щебня, мы можем предложить гранитный, базальтовый,габбро-диабазовый щебень очень хорошего качества.
Прочность щебня характеризуют пределом прочности исходной горной породы при сжатии, дробимостью щебня при сжатии (раздавливании) в цилиндре, и износом в полочном барабане. Эти показатели имитируют сопротивление каменного материала при воздействии проходящих по дороге транспортных средств и механические воздействия в процессе строительства дорожных конструкций (укладка и уплотнение катками).
В зависимости от марки щебень делят на группы: высокопрочный - М1200-1400, прочный - М800-1200, средней прочности - М600-800, слабой прочности - М300-600, очень слабой прочности - М200.
В щебне нормируют содержание зерен слабых пород с пределом прочности исходной породы при сжатии в водонасыщенном состоянии до 20 МПа. По ГОСТ 8267-93 щебеньмарок М1400, М1200, М1000 не должен содержать зерна слабых пород в количестве более 5%, щебень марок М800, М600, М400 - более 10%, щебень марок М300 и М200 - более 15% по массе.
Наибольшим спросом пользуется гранитный щебень прочностью М1200, реже используется высокопрочный гранитный или базальтовый щебень с маркой прочности М1400-1600. В основном он используется в производстве тяжелых высокопрочных бетонов, в несущих мостовых конструкциях, фундаментах.
В щебне нормируют содержание пылевидных и глинистых частиц (размером менее 0,05 мм). Кроме того, выделяют комки глины с крупностью частиц от 1,25 мм до наибольшего размера зерен щебня данной фракции при смеси фракций. Для всех видов и марок щебня по прочности содержание глины в комках в общем количестве пылевидных и глинистых частиц не должно превышать 0,25% по массе. В щебне из магматических и метаморфических пород содержание пылевидных и глинистых частиц по массе не должно превышать 1 %, в щебне из осадочных пород марок от М600 до М1200-2%, а марок от М200 до М400-3%.
Морозостойкость щебня характеризуют числом циклов замораживания и оттаивания. Разрешается оценивать морозостойкость щебня по числу циклов насыщения в растворе сернокислого натрия и высушивания. По морозостойкости щебень подразделяют на марки.
Одной из специфических характеристик щебня является адгезия. Этот параметр отражает оценку качества сцепления битумных вяжущих с поверхностью щебня. Необходимо отметить, что на качество сцепления влияет цвет щебня. Лучшие показатели по адгезии дает серый и темно серый щебень.
Читайте также: