Морозостойкость щебня

Щебнем принято называть строительный сыпучий материал, произведенный дроблением натурального камня или твердых строительных отходов. Фракционность массы щебня составляет более пяти миллиметров. Одним из важнейших качеств этого строительного материала является его морозостойкость.

Морозостойкость характеризует способность материала выдерживать во влажной среде попеременное замерзание и оттаивание. В каждом кусочке щебня имеются микротрещины, в которые попадает вода. При замерзании объем воды увеличивается на 10 процентов. При этом увеличивается и давление льда на поверхность камня. Это приводит к постепенному разрушению его целостности. Именно по этой причине разрушаются дорожные покрытия и осыпается поверхность стеновых материалов из щебня.

Если с поверхности стеновых изделий, железобетонных опор, колонн или перемычек вода быстро стекает и лишь незначительное ее количества остается в микротрещинах, то на поверхности дорожных покрытий картина выглядит иначе. Все микротрещины оказываются полностью заполнены водой, которая в осенне-зимний период то замерзает, то оттаивает, тем самым разрушая структуру материала. Сопротивляемость этим нагрузкам у каждой партии щебня разная. Для того, чтобы спрогнозировать поведение материала при замораживании и оттаивании проводятся соответствующие испытания. Они позволяют определить морозостойкость конкретной партии щебня.

Анализ делается в лабораторных условиях. Для этого берется несколько образцов из одной партии щебня. Мелкая фракция щебня засыпается в лабораторный сосуд с размерами 5 х 5 х 5 сантиметров или же в цилиндрический с высотой и диаметром по 5 сантиметров. После этого сосуды со щебнем заполняют водой и морозят при температуре минус двадцать градусов Цельсия. После полного замерзания сосуд начинают нагревать при температуре плюс 20 градусов Цельсия и после полного оттаивания вновь замораживать. Такие циклы повторяются двести и более раз. Число циклов зависит от того, где именно будет использоваться щебень.

Высокой морозостойкостью обладает тот щебень, который полностью сохранил целостность поверхности камней после всех этих многочисленных циклов. Такой щебень имеет коэффициент морозостойкости равный единице. К сожалению, столь высокими свойствами обладают далеко не все горные породы. Однако у гранитного щебня коэффициент морозостойкости близок к единице.

Точный же коэффициент морозостойкости определяют как отношение первоначальной массы щебня к той, массе, которая имеется по факту после полного цикла испытаний.

Существует и другой метод для определения морозостойкости щебня. Его заливают не водой, а раствором сернокислого натрия. Этот раствор воздействует на структуру камня точно так же, как лед. Испытуемый щебень предварительно высушивают и только после этого помещают в лабораторный сосуд. Под воздействием сернокислого натрия образец оставляют на 20 часов. Затем щебень извлекается и сушится при естественных условиях в течение 4 часов. После чего его снова заливают на 4 часа сернокислым натрием. Такие циклы повторяют 5 раз. Только после этого делается анализ реального состояния щебня и вычисляется коэффициент морозостойкости. При этом щебень тщательно промывают водой и полностью высушивают. Лаборант определяет процентный показатель потери веса щебня.

Характеристики разных степеней морозостойкости щебня подробно описаны в ГОСТе 8267-93. При присвоении коэффициента морозостойкости обязательно указывается число циклов заморозка-оттайка, которые были проведены во время испытаний. Морозостойкость щебня принято обозначать латинской буквой F и числом, которое указывает на количество циклов. К примеру, щебень с морозостойкостью F150 способен сохранить все свои первоначальные свойства после 150 замораживаний и оттаиваний.

По российским стандартам производится щебень с морозостойкостью F15, F25, F50, F100, F150, F200, F300 и F400.

Морозостойкость щебня важна не только для тех мест, где наблюдаются минусовые температуры, но также для тропических и даже экваториальных широт, где разница дневной и ночной температуры существенно велика. Колебание же температуры в немалой степени приводит к появлению микротрещин в структуре камня.

В России действуют строительные нормы, которые запрещают использование щебня с морозостойкостью ниже F300. Причем для северных регионов действует запрет на использование в строительстве щебня с морозостойкостью менее F400.