Лекція для студентів будівельних спеціальностей на тему"Природні кам'яні матеріали"

1.  Загальні дані про природні кам’яні матеріали.
 Різновиди природних кам’яних матеріалів.
 Класифікація гірських порід.
 Місцезнаходження природних кам’яних матеріалів, які
застосовуються в дорожному та аеродромному
будівництві, їх технічні характеристики.

2.  Природними кам’яними матеріалами називають
матеріали, отримані з різноманітних гірських
порід шляхом їх механічної обробки:
 Дробленням;
 Розколюванням;
 Пилянням;
 Шліфовкою;
 Плавленням.

3. Природний кам’яний матеріал
зберігає свої фізико-механічні
властивості гірської породи, без
зміни хімічного складу.
Змінюються форма частинок
(дроблення), ступінь обробки
поверхні (при шліфуванні),
зовнішні якості.

4.  Протягом тисячоліть для
будівницта, спочатку примітивних
споруд, а потім більш складних і
вишуканих (єгипетські піраміди,
грецькі пантеони, акведуки, арени,
храми), застосовувався простий і
доступний будівельний матеріал –
природний камінь.

5.  В теперішній час камінь використовують в якості:
 заповнювача в будівельних і дорожних бетонах;
 сировани для отримання вяжучих речовин і
мінеральної вати;
 Теплоізоляійоного облицювання будівель;
 місцевого будівельного матеріалу для кладки стін;
 баластного шару при будівництві залізних доріг;
 фільтруючого матеріалу при влаштуванні дренажів.

6.  Кам’яний матеріал є основною вихідною
сировиною для виробництва :
Портландцементу
Вапна
Гіпсу
Скла

7.  В залежності від способу отримання (походження)
розрізняють:
 Дисперсні (рихлі) природні і штучні кам’яні матеріали;
 Грубооброблені в природному середовищі кам’яні
матеріали;
 Штучні вироби з каменя, які отримують спеціальною
обробкою.

8.  До цієї групи матеріалів відносяться:
 Галька – обкатані у воді улімки гірських порід
70…100мм.
 Гравій – зернистий сипучий матеріал 5…120мм.
 природний щебінь (дресва),
 Кварцевий пісок –зернистий сипучий матеріал
менше 5мм.
 Штучний щебінь
 Відходи виробництва (шлак, відпрацьовані
формовочні суміші).

9.  Валунний камінь – складається з грубообкатаних
уламків гірських порід розміром більше 100мм,
оброблених і перенесених водою і льодовиком.
 За походженням може бути – льодовиковим,
річковим, морським, озерним.
 Бутовий камінь (бут) – крупні шматки породи
неправильної (рваної) форми розміром
150…500мм, отримані буровибуховим способом.
Різновид - булижний камінь (300мм). Кладка
фундаментів, стін допоміжних приміщень,
гідротехнічних споруд.

10. Природний камінь, доставлений з кар’єрів,
підлягає розпиліванню, для отримання штучних
виробів:
Стінові камні – отримують з туфів і пористих
вапняків шляхом випилювання з масиву
гірської породи. Кожен камінь заміняє в кладці
8-12 цеглин.
Стінові блоки – маса 0,5…1,5 т, розмір 3х0,5х1м

11. Кровельні плитки- природний шифер розміром
250х150 до 600х350мм і товщиною 4…8 мм.
Розколювання і обрізка – глинистого сланцю.
Шашка для мощення- грубоколоті камні
неправильної форми, які нагадують призму або
піраміду. Облаштування дорожнього покриття.
Бруківка – колоті і тесані шматки каменю, схожі за
формою до паралелепіпеда.
Бортовий камінь- служить для відокремлення
проїзжої частини дороги від тротуару.

12.  Середня густина:
легкі - менше 1800 кг/м3;
Вулканічний туф, пемза, вапняк-ракушечник
застосовують у вигляді штучного каменя і блоків
для стін будівель, заповнювачів для легкого бетону,
теплоізоляційних матеріалів.
тяжкі – більше 1800 кг/м3;
Граніт, сіеніт – для несучих конструкцій, доріг,
мостів.

13.  За міцністю при стисканні кам’яні матеріали
прділяються на наступні марки (кг/см2):
 Легкі: 4,7,10,15,25,35,50,75,100,150,200;
 Тяжкі: 100,150,200,300,400,500,600,800,1000,1200;
 За морозостійкістю: F10,15,25,50,100,150,200,300, 500;
 За водостійкістю: з коефіцієнтом розмягчення 0,6;
0,75; 0,9 і 1;

14.  Гравій – сипучий зерновий матеріал з обкатаною
поверхнею, який отримується після розсіву
природних гравійно-піщаних сумішей.
 Випускають фракції:
 Від 5 (3) до 10 мм;
 Понад 10 до 20 мм;
 Понад 20 до 40 мм;
 Понад 40 до 80 (70) мм;
 Суміші фракцій від 5(3) до 20 мм
 Суміші фракцій від 5(3) до 40 мм і 5 до 70мм;

16.  Міцність гравію характеризуєтся його маркою, яка
визначається за подрібненням при стисненні
(роздавлюванні в циліндрі).
Марка гравію
за дробимістю
при стисненні
Втрата по масі
%
Марка гравію
по стираності
Втрата по масі
%
Др.8 (1000) До 8 И-1 До 20
Др.12 (800) Понад 8 до 12 И-11 Понад 20 до 30
Др.16 (600) Понад 12 до 16 И-Ш Понад 30 до 40
Др.24 (400) Понад 16 до 24 И-1V Понад 40 до 50

17.  Морозостійкість гравію характеризується числом
циклів замораження і відтаювання.
 Марки по Мрз:15,25,50,100,200,300 и 400;
 Гравій використовується в дорожному і
аеродромному будівництві. Поступається за
міцністю щебеню.
 Гравій застосовують для будівництва покриттів
перехідного типу, основ, дренажних
водовідвідних споруд, в якості крупного
наповнювача в цементо- і асфальтобетоні.

18.  Якість піску для будівельних робіт оцінюють:
 за зерновим і мінералогічним складом;
 вмістом пилоподібних, глинистих, болотистих
частинок і органічних домішок;
 Щільністю і пустотністю.
 Пісок разподіляють на три види:
 природний;
 збагачений;
 фракційний;

19.  Зерновий склад є основною класифікаційною
ознакою, яка визначає його придатність для
будівельних потреб.
 Визначають зерновий склад шляхом розсіву на
ситах розміром : 5; 2,5; 1,25; 0,63; 0,315 і 0,14 мм.
 Характеризується модулем крупності – Мк.
 За модулем крупності і повним залишком на ситі
№0,63 піски розподіляють на чотири групи:
 Крупний, середній, мілкий, дуже мілкий.

20.  Другий показник якості піску – вміст в ньому
пилоподібних, глинистих і болотистих частинок,
визначається відмучуванням.

21.  Щебінь випускають у вигляді наступних
основних фракцій:
 Від 5 (3) до 10 мм;
 Понад 10 до 20 мм;
 Понад 20 до 40 мм;
 Понад 40 до 80 (70) мм;
 Суміші фракцій від 5(3) до 20 мм
 У щебні нормують вміст зерен пластинчатої
(лещадної) та голкоподібної форм, тобто товщина
або ширина яких менша, ніж довжина в 3 рази і
більше.

25.  В залежності від вмісту зерен пластинчатої та
кутоподібної форми (% по масі) щебінь
розподіляють на три групи:
 Кубоподібний – до 15;
 Покращений – від 15 до 25;
 Звичайний – от 25- 35;
 Кубоподібний щебінь – щебінь вузьких фракцій з
вмістом зерен кубоопдібної форми не менше 50%
по масі. Зерна кубоподібної форми – зерна
щебеню з обколотою поверхнею в формі призми
або багатогранника, товщина і ширина яких
менша, ніж довжина не білше, ніж в 2 рази.

26.  Суміш зерен щебюен кубоподібної форми дає
найбільш щільну упаковку. Наявність в щебені
зерен пластинчатої і голкоподібної форм
приводить до збільшення міжзернової
пустотності в суміші.
 Кубовидні зерна також володіють великою
міцністю, ніж зерна пластинчатої та голкоподібної
форм.
 Міцність щебеню характеризують межею міцності
вихідної гірської породи при стисненні,
дробимістю щебня при стисненні
(роздавлюванні) в циліндрі та зносом в
полочному барабані.

27. Ці показники імітують опір кам’яного матеріалу при
впливі транспортних засобів, які рухають по
дорожному полотну, і механічного впливу в процесі
будівництва дорожних конструкцій (укладка і
ущільнення катками).

30.  За показниками роздавлювання в циліндрі
встановлюють марку щебеню за міцністю:
 200,300,400,600,800,1000,1200,1400;
 Марку щебеню за зносом визначають
випробовуванням підготованих проб в
полочному барабані. І-I, І-II, І-III, І-IV;
 В щебені нормують вміст зерен слабих порід,
тобто з границею міцності вихідної породи при
стисненні в насиченому водою стані до 20 Мпа.
 Щебінь марок 1400,1200,1000 – містить не біьше
5% за масою.

31.  Щебінь марок 800,600,400 – не більше 10%, марок
300, 200 – не більше 15%. (ГОСТ 8267-82).
 В щебені нормуюють вміст пилоподібних і
глинистих частинок. До пилоподібних і глинистих
частицам відносять частинки розміром менше
0,05мм, крім того виділяють глини з крупністю від
1,25мм.
 Для всіх видів і марок щебеню за міцністю вміст
глини в комках в загальній кількості
пилоподібних і глинистих частинок не повинен
перевищувати 0,25% за масою.

32.  Морозостійкость щебеню характеризують числом
циклів заморожувания і відтанення. Марки
15,25,50,100,200,300 і 400.
 Щебінь може бути отриманий також при
дробліннні валунів і гравію. В цьому випадку він
повинен містити дроблені зерна не менше, ніж
80% по масі.
 З усіх природних камяних матеріалів, які
викорисовуються в дорожному будівництві,
щебінь є основним.

33.  Гірські породи стають дорожно- будівельним
матеріалом після їх видобутку з земної кори і
переробки.
 Накопичення гірських порід в земній корі називають
родовищами. Розробку родовищ гірських порід
називають кар’єрами.
 Для вирішення питання про доцільність розробки
месторождения здійснюють розвідку для
встановлення:
o -запасів гірської породи;
o - її будівельно-технічних властивостей;
o - рентабельності розробки, яка буде залежати від верхнього
шару (вскриші), товщини шару породи, способу розробки і
транспортування гірської породи.

34.  В залежності від умов залягання, розробка
рихлих гірських порід може вестися відкритим
способом в кар’єрах, рідше підземним або
підводним.
 При розробці родовища спочатку видаляють
верхній шар (вскришу), а потім знімають верхні
вивітрені шари гірської породи. Роботи ведуть
уступами 2…10м.

35.  Щебінь і пісок шлаковий
широко застосовують при
будівництві автомобільних
доріг (покриттів, основ,
додаткових шарів основ і
інших шарів дорожного
полотна), при приготуванні
бетону, шлакових сумішей, а
також може використовуватися
при будівництві житлових і
промислових будівель і споруд
(для засипки фундаментів, і
т.п.)

36.  Пісок шлаковий —матеріал, який отимують з
відходів металургійного, хімічного виробництв,
теплових електростанцій та інших виробництв.
(Матеріали нерудні будівельні, щебінь і пісок щільні з
відходів).
 Шлак — металургічний розплав, який формуюється з
пустої породи металовмісних шихтових матеріалів,
золи палива, металургічних флюсів та в деяких
випадках футеровки металургічних агрегатів.

38.  1. Щебінь шлаковий, доменний, сталеплавильний для
дорожного будівництва.
 В залежності від крупності зерен щебінь поділяється
на фракції:
5- 10, 10-20, 20-40, 40-70, 70-120 мм.
Зерновий склад шлакового
щебеню, як і інших видів
заповнювача,
підбирається для забезпечення
мінімальної пустотності.


39.  Мінімальна насипна густина щебеню кожної з фракцій
складає 1000 кг/м3.
 Вміст зерен пластинчатої (лещадной) та голковидної
форми, має бути для щебеню: кубовидного - не
більше 15%; покращеного - 25; звичайного - 35%.
 Довжина таких зерен в три і більше раз перевищує їх
товщину або ширину.

40.  Міцність шлакового щебеню характеризується його
маркою. Для щебеню з доменного шлаку, який
застосовують в якості заповнювача тяжекого бетону,
встановлено п’ять марок за міцністю:
Марка щебеню за
міцністю
1200 1000 800 600 300
Втрати в масі
після
випробовувань %
До 15 15-25 25-
35
35-
45
45-55

41.  Щебень марки М1200 может быть использован при
изготовлении бетона марки М400 и выше,
 М1000 - марки М300,
 М800- марки М200 и
 М600 - ниже М200.
Щебень низких марок применяется
также при изготовлении бетонов
более высокой прочности,
но после соответствующей
проверки и технико-экономического
обоснования.

42.  В залежності від кількості циклів, які витримує щебінь
при випробовуванні, встановлюють його марки за
морозостійкістю
випробовування Марка щебеню за морозостійкістю
F1
5
F25 F50 F100 F150 F200 F300
Безпосереднє
заморожування
Кількість циклів 15 25 50 100 150 200 300
Втрата в масі, %, не
більше
10 10 5 5 5 5 5

43.  Вміст в шлаковому щебені відмучуваних (відділення
повільно осідаючих частинок від швидкоосідаючих)
пиловидних і глинистих частинок повинно бути не
більше 3% для слабоактивного та неактивного
шлаків.
 Для активних і високоактивних шлаків вміст
відмучуваних домішок не нормується.
 Недопустимим є вміст в щебені домішок паливних
шлаків, золи, колошникового пилу.

44.  Вміст глини в комках у щебені зі шлаків усіх видів не
повинен бути білшим, ніж 0,25% за масою.
 В металургічних шлаках міститься сірка, яка викликає
корозію арматурної сталі. В щебені з доменного
шлаку її вміст не повинен перевищувати 2,5% за
масою.
 Наявність сірки необхідно враховувати у виробництві
переднапружених залізобетонних конструкцій, де
можливість використання шлакового щебеню
повинна бути обгрунтована спеціальними
дослідженнями.