Испытания крупного заполнителя для асфальтобетона, научиться определять истинную плотность щебня.

Лабораторная работа Испытания крупного заполнителя для
асфальтобетонов (ГОСТ 8267–93)
1. Определение истинной плотности зерен щебня (гравия)
Цель: закрепить теоретические знания по теме материалы
асфальтобетона, научиться определять истинную плотность щебня.
для
Оборудование и материалы: проба щебня (гравия) массой 2,0 кг при
размере фракции 5–10 мм, 4 кг – при 10–20 мм, 10,0 кг – при 20–40 мм, 20,0
кг – при 40–70 мм; щетка металлическая; металлическая пластинка и
молоток; весы технические и лабораторные; сита с отверстиями 5,0 и 2,5 мм;
стаканчик или чашка для взвешивания; шкаф сушильный; прибор Ле
Шателье; стеклянная воронка; эксикатор с безводным хлористым кальцием
или серной кислотой.
Подготовка к испытаниям. Отбирают пробу щебня (гравия) массой 0,5 кг
при наибольшей крупности зерен D = 10 мм, 1,0 кг при D=20 мм, 2,5 кг при
D=40 мм, 5,0 кг при D = 70 и более мм. Зерна очищают от пыли щеткой,
дробят до размеров 5 мм, сокращают квартованием до 150 г и затем повторно
измельчают до зерен размером 1,25 мм. Из приготовленной пробы отбирают
две навески по 50 г и истирают в чугунной или фарфоровой ступе в порошок,
затем высушивают в сушильном шкафу при температуре 105–110°С до
постоянной массы и охлаждают в эксикаторе.
Проведение испытаний. Определение истинной плотности выполняют в
приборе Ле Шателье. Прибор наполняют водой до нижней нулевой риски и
всыпают через воронку истертый в порошок щебень (гравий) до тех пор, пока
уровень воды не поднимется до риски с делением 20 см3. Для удаления
пузырьков воздуха объемометр следует поворачивать вокруг вертикальной
оси.
Обработка результатов. Остаток измельченной пробы взвешивают и
определяют истинную плотность порошка по формуле:
ρщ(гр) =(m1-m)/Vа, (1)
где ρщ(гр) – истинная плотность щебня (гравия); m1 – масса высушенной
навески порошка щебня (гравия), г; m – масса остатка, г; Vа – объем порошка,
равный объему вытесненной воды, см3.
Испытания выполняют два раза и вычисляют среднее арифметическое
значение из двух. Результаты испытаний записывают в табл. 1.
Таблица 1. Определение истинной плотности
Номер
испытания
Масса
высушенной
навески m1, г
Масса
остатка m, г
Объем
порошка,
равный
объему
вытесненной
воды, Vа, см3
Истинная
плотность
каждой
навески
порошка
щебня r и,
г/см3
1
2
Средняя истинная плотность щебня (гравия) ρ, г/см3, перевести в кг/м3
Пример расчета истинной плотности щебня
Номер
испытания
Масса
высушенной
навески m1, г
Масса
остатка m, г
Объем
порошка,
равный
объему
вытесненной
воды, Vа, см3
Истинная
плотность
каждой
навески
порошка
щебня r и,
г/см3
1
50
1
20
2,45
2
50
1,5
20
2,425
Средняя истинная плотность щебня (гравия) ρ=2,4375 г/см3=2437,5кг/м3
2. Определение насыпной плотности щебня (гравия)
Цель: закрепить теоретические знания по теме материалы
асфальтобетона, научиться определять насыпную плотность щебня.
для
Оборудование и материалы: проба щебня (гравия) массой 10 кг при размере
фракций 5–10, 10–20, 20–40 мм; массой 20,0 кг при размере фракций 40–70 и
более 70 мм; весы технические; шкаф сушильный; цилиндры мерные
вместимостью 5; 10; 20 и 50 л.
Проведение испытаний. Насыпную плотность щебня (гравия) определяют
взвешиванием определенного объема щебня (гравия) в мерном цилиндре.
При D щебня (гравия) до 10 мм берут мерный цилиндр объемом 5 л, при D 20
мм – 10 л, при D 40 мм – 20 л, при D свыше 40 мм – 50 л.
Щебень (гравий) высушивают до постоянной массы при температуре 105–
110°С и всыпают с избытком до образования конуса с высоты 10 см в
предварительно взвешенный мерный цилиндр. Затем конус срезают вровень
с краями цилиндра и взвешивают цилиндр вместе с материалом.
Насыпную плотность щебня (гравия) вычисляют по формуле:
ρнщ(гр)=(m1-m)/V, (2)
где ρ нщ(гр) – насыпная плотность щебня (гравия), г/см3; m – масса мерного
цилиндра, г; m1 – масса мерного цилиндра со щебнем (гравием), г; V – объем
мерного цилиндра, см3.
Опыт повторяют два раза на новой порции материала. За окончательный
результат принимают среднее арифметическое значение из двух
определений. Результат испытаний записывают в табл.2.
Таблица 2. Определение насыпной плотности
Номер
испытания
Масса
мерного
цилиндра m,
г
Масса
мерного
цилиндра со
щебнем
(гравием) m1,
г
Объем
мерного
цилиндра V,
см3
Насыпная
плотность
определенного
объема щебня
(гравия) ρн,
г/см3
1
2
Среднее значение насыпной плотности ρ н, г/см3, перевести в кг/м3
Пример расчета насыпной плотности щебня
Номер
испытания
Масса
мерного
цилиндра m,
г
Масса
мерного
цилиндра со
щебнем
(гравием) m1,
г
Объем
мерного
цилиндра V,
см3
Насыпная
плотность
определенного
объема щебня
(гравия) ρн,
г/см3
1
312
7312
5000
1,4
2
312
7588
5000
1,4552
Среднее значение насыпной плотности ρ н =1,4276 г/см3 = 1427,6кг/м3
3. Определение пустотности щебня (гравия)
Цель: закрепить теоретические знания по теме материалы
асфальтобетона, научиться определять пустотность щебня.
для
Пустотность щебня влияет на процентное содержание компонентов
минеральной смеси и определяет её зерновой состав. Между зерновым
составом смеси и плотностью асфальтобетона существует прямая
зависимость, а от плотности зависит водостойкость и морозостойкость
асфальтобетона, что определяет его долговечность.
Пустотность щебня (гравия) вычисляют по ранее определенной насыпной
плотности и истинной плотности зерен щебня (гравия) по формуле
Пщ(гр) = (1 - ρн/ρ)×100, (3)
где Пщ(гр) – пустотность щебня (гравия), %; рн – насыпная плотность щебня
(гравия), г/см3; р – истинная плотность зерен щебня (гравия), г/см3.
Пустотность качественного щебня не должна превышать 44%.
Пример расчета пустотности щебня
Значение насыпной плотности ρ н =1,4276 г/см3;
истинная плотность щебня (гравия) ρ=2,4375 г/см3
Пщ = (1 – 1,4276/2,4375)×100 = 41,4% - пустотность щебня соответствует
требованиям ГОСТа
4. Определение содержания пластинчатых (лещадных) и игловатых
зерен в щебне
Цель: закрепить теоретические знания по теме материалы для
асфальтобетона, научиться определять содержание лещадных и игловатых
зерен в щебня.
Форма зерен щебня должна приближаться к тетраэдной и кубовидной, что
повышает плотность и морозостойкость, прочность и трещиностойкость
асфальтобетона, а значит, увеличивает его долговечность. Кубовидная форма
зерен позволяет снизить расход битума и щебня в асфальтобетонной смеси и
снизить время и трудозатраты на укладку смеси в покрытие до 50%.
Поверхность зерен должна быть шероховатой, что повышает внутреннее
трение и прилипание вяжущего.Содержание зерен пластинчатой (лещадной)
и игловатой форм ограничивается 15-35%.
Оборудование и материалы: проба щебня (гравия) массой 1 кг для фракции
5–10 мм, 4 кг для фракции 10–20 мм, 20 кг для фракции 20–40 мм, 80 кг для
фракции 40–70 мм, 140 кг для фракции более 70 мм; весы технические;
штангенциркуль; стандартный набор сит.
Проведение испытаний. Содержание зерен пластинчатой (лещадной) и
игловатой форм в щебне (гравии) определяют для каждой фракции в
отдельности, для этого пробу рассеивают при необходимости на фракции.
Для испытания от средней пробы, высушенной до постоянной массы, берут
навески массой 0,25 кг при размере фракции 5–10 мм, 1,0 кг – для 10–20 мм,
5,0 кг – для 20–40 мм, 15,0 кг – для 40–70 мм и 35 кг – для фракции более 70
мм.
Из пробы щебня (гравия) каждой фракции отбирают визуально зерна, длина
которых превышает ширину или толщину в три и более раза. В
сомнительных случаях размеры проверяют штангенциркулем.
Содержание пластинчатых (лещадных) и игловатых зерен для каждой
фракции вычисляют по формуле:
Ппл = m1/m × 100, (4)
где Ппл – содержание пластинчатых и игловатых зерен в щебне (гравии), %; m
– масса зерен каждой фракции, г; m1 – масса зерен пластинчатой (лещадной)
и игловатой форм, г.
Общее содержание в щебне (гравии) зерен пластинчатой (лещадной) и
игловатой форм по пробе определяют как средневзвешенное значение
результатов испытаний отдельных фракций.
Результаты испытаний записывают в табл. 3.
Таблица 3 Определение содержания пластичных и игловатых зерен
Номер испытания
Масса зерен
каждой фракции
m, г
Масса зерен
пластинчатой
(лещадной) и
игловатой форм
m1, г
Содержание
зерен
пластинчатой
(лещадной) и
игловатой форм
во фракции П, %
1
2
3
Общее содержание зерен пластинчатой (лещадной) и игловатой форм в пробе
Ппл, %
Пример расчета содержания лещадных и игловатых зерен
Номер
испытания
Масса зерен каждой
фракции m, г
Масса зерен
пластинчатой
(лещадной) и
игловатой форм
m1, г
Содержание зерен
пластинчатой
(лещадной) и
игловатой форм во
фракции П, %
1
250
15
6
2
1000
250
25
Общее содержание зерен пластинчатой (лещадной) и игловатой форм в пробе
Ппл = (6+25)/2=15,5 % - соответствует требованиям ГОСТа.