Определение лещадности щебня

Щебень входит в число самых распространенных и широко востребованных строительных материалов. Основные пути его использования – включение в состав бетона и асфальтобетона, устройство дорожных оснований, благоустройство территорий. Этот материал представляет собой сыпучую смесь мелких обломков магматических и осадочных горных пород, рассортированных по размерам на фракции 5-10, 10-20, 20-40, 40-70 мм. Добыча щебня производится в местах залегания путем механической разработки, зачастую с использованием взрыва пласта. Дальнейшая переработка заключается в дроблении валунов и крупных кусков массива с вибрационным рассевом на ситах с калиброванными ячейками (грохотах). При этом часть зерен приобретает плоскую или игольчатую форму, что отличает их от стандарта. Процент содержания таких обломков в общей массе щебня называется лещадностью – этот показатель оказывает прямое влияние на качество и пути использования материала. По содержанию зерен пластинчатой и игловатой формы щебень, предназначенный для общестроительных работ, делится на пять групп, а материал для дорожного строительства на семь (ГОСТ 8267-93, ГОСТ 32703-2014). В сопроводительных документах марка по лешадности имеет буквенное обозначение «Л», у материала с высоким качеством этот показатель составляет менее 10% от общей массы, максимально допустимое значение – 50%. В отдельных случаях, по согласованию с потребителем, в щебне из магматических горных пород допускается содержание до 65% зерен пластинчатой и игловатой формы.

Определение лещадности материала производится лабораторными исследованиями образцов с использованием комплекта специального оборудования и измерительных инструментов по методикам ГОСТ 8269.0-97 для щебня, предназначенного для общестроительных работ и ГОСТ 33053-2014 для материала, используемого в дорожном строительстве. Работа выполняется силами специализированных организаций, имеющих соответствующую лицензию и государственную аккредитацию. В Москве и Московской области – это строительная лаборатория «ТехЛабКонтроль».

Влияние лещадности на пути использования щебня

Распределенный на фракции щебень хранится раздельно во избежание перемешивания.  При выборе материала для практического применения принимаются во внимание все технические характеристики, в том числе и лещадность. Чем ниже ее процент, тем выше качество материла. Лучшим считается щебень с зернами кубической и клиновидной формы с лещадностью не выше 15 %. Такой материал является идеальным заполнителем бетона, обеспечивающим ему максимальную прочность. В дорожных основаниях ровный остроугольный щебень при уплотнении хорошо расклинивается и образует монолитный слой, исключающий появление деформаций и просадок. Тем не менее, материал со средней и высокой лещадностью также находит свое применение в строительстве. Он дешевле и доступнее. Щебень с лещадностью, превышающей 15%, используют для дальнейшей переработки на более мелкие фракции, для получения минерального порошка, для укрепления слабых грунтов, для обратных засыпок, для строительства временных подъездных путей и мощения грунтовых дорог.

Методы определения лещадности

Процент содержания в щебне пластинчатых и игловатых зерен зависит от происхождения материнской породы и условий доведения материала до потребительских кондиций. При этом технические требования к продукции, предназначенной для использования в дорожном строительстве жестче и строже, чем для щебня, применяемого для общестроительных работ.  Тем не менее, способы лабораторного определения лещадности в обоих случаях схожи между собой и различаются лишь деталями. Их регламентируют, соответственно, ГОСТ 33053-2014 и ГОСТ 8269.0-97. На практике применяется два метода – с использованием передвижного шаблона (штангенциркуля) и с применением щелевидных сит. 

1. Метод определения лещадности щебня при помощи передвижного шаблона (штангенциркуля) по ГОСТ 33053-2014 заключается в визуально-инструментальном выявлении содержания в пробе зерен, у которых соотношение длины и толщины различается более, чем в три раза. Для проведения испытаний необходимо следующее оборудование и измерительные средства:

• шаблон передвижной или штангенциркуль (ГОСТ 166);

• набор сит с ячейками 4, 5.6, 8, 11.2, 16, 22.4, 31.5, 45, 63 мм;

• сушильный шкаф;

• лабораторные весы;

• противни металлические.

До начала испытаний производится подготовка проб, сначала единичной, затем мерной с просушиванием и рассевом с выделением зерен минимального и максимального размера определенной фракции. Масса мерной пробы находится в прямой зависимости от размера зерен – при их поперечнике до 8 мм она составляет 25 г, а для 63 мм – 15000 г. В ходе испытаний измеряемое зерно вкладывается наибольшим размером в губки шаблона (штангенциркуля), полученная величина фиксируется. Затем расстояние между измерительными поверхностями уменьшается в три раза, и если зерно проходит через установленный зазор, оно классифицируется как пластинчатое или игловатое. Отобранный материал с лещадной формой взвешивается, полученные данные заносятся в журнал для последующей обработки.

2. Метод определения лещадности с применением щелевидных сит по ГОСТ 33053-2014 заключается в просеивании материала через щели, разные по ширине (калиброванные) для каждой фракции щебня. Оборудование и измерительные средства, необходимые для проведения испытаний:
• набор сит с ячейками 4, 5.6, 8, 11.2, 16, 22.4, 31.5, 45, 63 мм;
• щелевидные сита, 12 штук с шириной щелей от 2,5 мм до 31,5 мм, каждое из них предназначено для просеивания щебня определенного размера, от 4-5 мм до 50-63 мм;
• сушильный шкаф;
• лабораторные весы;
• противни металлические.

Как и при определении лещадности методом передвижного шаблона, до начала работы производится подготовка проб, сначала единичной, затем мерной с просушиванием и рассевом с выделением зерен минимального и максимального размера определенной фракции. В ходе испытаний, мерные пробы пофракционно просеиваются через щелевидные сита с размерами отверстий, определенными стандартом для каждой фракции. Процесс исследований считается завершенным, если в течение 1 минуты просеивания масса остатка на сите изменится не более, чем на 1 процент.

Обработка и оформление результатов лабораторного определения лещадности щебня

Результаты испытаний щебня на содержание зерен пластинчатой и игловатой формы заносятся в рабочий журнал и, после завершения работы, производится определение лещадности материала в процентах по формуле:

  где, Л – лещадность;

         М2 – масса щебня пластинчатой и игловатой формы в пробе;

         М1 – масса мерной пробы.

За конечный результат принимается среднеарифметическое значение двух параллельных испытаний. Если расхождение между ними составляет более 1%, испытания повторяют.

Содержание зерен пластинчатой и игловатой формы в щебне широкой фракции (5-10, 10-20, 20-40, 40-70 мм) или их смеси определяется по формуле:

где, Л – лещадность;

        х – процентное содержание нестандартных зерен в каждой отдельной фракции;

        а – процентное содержание каждой фракции в смеси.

Итоговым документом, отражающим  общий результат работы, является протокол испытаний. В нем указываются следующее:

• номер документа;

• дата проведения работы;

• наименование юридического лица, проводившего испытания;

• ссылка на методики стандартов;

• наименование материала и акты отбора проб;

• информация об условиях работы;

• результаты испытаний;

• подписи исполнителя и лиц, ответственных за результаты испытаний.

Протокол испытаний щебня на содержание зерен пластинчатой и игловатой формы является официальным документом и принимается во внимание при определении пригодности материала для использования в той или иной области строительства.