Заполнители+для+тяжелого+бетона

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«НИЖЕГОРОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» (ННГАСУ)
Кафедра строительных материалов
ЗАПОЛНИТЕЛИ ДЛЯ ТЯЖЕЛОГО БЕТОНА
методические указания
для выполнения лабораторных работ по дисциплинам
«Материаловедение» и «Строительные материалы»
Нижний Новгород – 2007
УДК 691.322
2
Заполнители для тяжелого бетона.
Методические указания для выполнения лабораторных работ по
дисциплинам «Материаловедение» и «Строительные материалы» Нижний Новгород: ННГАСУ, 2007. – 29 с.
Методические указания предназначены для проведения
стандартных испытаний мелкого и крупного заполнителей и оценки их
пригодности для изготовления тяжелого бетона.
Предназначены для студентов всех форм обучения по
направлению 270100 – «Строительство».
Рис. 6, табл. 9, библиограф. наим. 9.
Составитель В. Т. Никулин
© ГОУ ВПО «Нижегородский государственный архитектурностроительный университет», 2007.
3
Содержание
Введение ………………………………………………………….
1. Цель работы…...……………………………...…………………..
2. Порядок выполнения работы...…………………………….........
3. Методика выполнения работы………….………………….........
3.1. Испытания песка для строительных работ ……………….
3.2. Испытания щебня и гравия для строительных работ…….
4. Заключение по результатам испытаний………………………...
4.1. Технические требования к песку для строительных работ
4.2. Технические требования к крупному заполнителю для тяжелых
бетонов …………………………………………….
Литература ………………………………………………………...
4
ВВЕДЕНИЕ
В бетоне заполнители занимают до 80% объема и оказывают определенное
влияние на его свойства.
Введение в бетон заполнителей позволяет резко сократить расход цемента,
являющегося
наиболее
дорогим
компонентом.
Кроме того,
заполнители
улучшают технические свойства бетона. Жесткий скелет из заполнителей
повышает модуль
деформации бетона, то есть уменьшает деформации
конструкций под нагрузкой, снижает его усадку и ползучесть.
Качество заполнителей существенно влияет на технические свойства
тяжелых бетонов, особенно высокопрочных. Стоимость заполнителя составляет
30...50%, а иногда и более, от стоимости железобетона, поэтому экономически
выгодно применять там, где это возможно, более дешевые местные материалы.
Правильный выбор заполнителей для бетона, их разумное использование
является одной из важнейших задач технологии бетона.
1. Цель работы
Целью работы является испытание строительного песка и щебня или гравия
с определением их основных свойств и технических характеристик, а также
установление их соответствия требованиям государственных стандартов.
Так как в точение четырех учебных часов, отведенных программой на эти
работы,
невозможно выполнить все испытания песка и щебня (гравия), то
некоторые испытания заполнителей в данных методических указаниях не
приводятся.
2. Порядок выполнения работы
Испытания песка и щебня (гравия) выполняются студентами в течение двух
занятий, то есть четырех учебных часов.
Испытания выполняются отдельными звеньями по 3…4 студента. Каждому
звену выдается задание по определению некоторых свойств заполнителей. В
конце занятия студенты обмениваются результатами испытаний, и каждый
заносит их в журнал лабораторных работ, после чего устанавливает соответствие
5
фактических
показателей
техническим
требованиям,
предъявляемым
к
заполнителям.
3. Методика выполнения работы
3.1. Испытания песка для строительных работ
Строительный песок - сыпучий каменный материал, состоящий из зерен
крупностью от 0,16 до 5 мм, образующийся в результате естественного
разрушения горных пород (природный песок) или в результате их дробления и
последующего рассева (искусственный песок). Природные пески в зависимости
от условий залегания могут быть речные, морские и горные (овражные). Речные и
морские пески имеют округлую форму зерен. Горные пески содержат
остроугольные зерна, что обеспечивает их лучшее сцепление с цементным
камнем, однако они обычно больше загрязнены органическими, глинистыми и
пылевидными примесями, чем речные и морские.
Кроме того, в зависимости от способа получения и обработки пески
подразделяют
на
природные,
дробленые,
из
отсевов
дробления
и
фракционированные.
Испытания песка для строительных работ проводят по ГОСТ 8735-88 [1],
регламентирующему
определение
одиннадцати
различных
показателей,
важнейшими из которых являются:
- зерновой состав и модуль крупности;
- содержание глины в комках;
- содержание пылевидных и глинистых частиц;
- наличие органических примесей.
К справочным можно отнести такие технические показатели, как истинная
плотность, хотя по этому показателю к песку, как заполнителю в тяжелый бетон,
есть ограничения (см. п. 4.1), насыпная плотность, пустотность, влажность.
ГОСТ 8735-88 не предусматривает определение потребителем реакционной
способности песков по отношению к цементному камню. Однако следует
учитывать, что применение реакционноспособных песков может привести к
катастрофическим последствиям - разрушению конструкций через несколько лет
после их изготовления, то есть в процессе эксплуатации объекта.
6
3.1.1. Отбор проб
Процесс отбора песка для испытаний должен обеспечивать получение
пробы, в максимальной степени отражающей свойства всей партии песка. Для
этого из различных мест с различной глубины или через определенное время с
конвейера отбирают точечные пробы, из которых составляют объединенную
пробу не менее 10 кг. Затем методом квартования отбирают лабораторную пробу,
масса которой должна быть не менее чем в два раза больше суммарной массы,
необходимой для проведения испытаний.
Для каждого испытания из лабораторной пробы отбирают аналитическую
пробу, а из нее отбирают навески в соответствии с методикой испытаний.
Студенты используют для испытаний пробу, подготовленную кафедрой.
3.1.2. Общие требования к проведению испытаний
3.1.2.1. Пробы взвешивают с погрешностью до 0,1 % массы.
3.1.2.2.
массы
в
Пробы
сушильном
для
навески
шкафу
при
песка
высушивают
температура
до
(105±5)°С
постоянной
до
тех
пока разница между результатами двух взвешиваний будет не более
пор,
0,1 %
массы. Каждое последующее взвешивание производят после высушивания не
менее 1 ч и охлаждения не менее 45 мин.
3.1.2.3.
Результаты
испытаний
рассчитывают
с
точностью
до
второго знака после занятой, если не даны другие указания.
3.1.2.4. За результат испытаний принимают среднее арифметическое
значение параллельных определений, предусмотренных для соответствующего
метода.
3.1.2.5 Температура помещения, в котором проводят испытания, а также
воды
и
песка
перед
началом
испытания
должна
быть
(25±10) °С.
3.1.3 Определение зернового состава и модуля крупности песка
Зерновой (гранулометрический) состав песка имеет большое значение для
получения бетона заданной прочности при минимальном расходе цемента. В
тяжелом бетоне песок служит для заполнения пустот между зернами крупного
заполнителя. При этом все пустоты между зернами песка должны быть заполнены
7
цементным тестом. Кроме того, этим же тестом должны быть покрыты зерна
песка и крупного заполнителя. Для уменьшения расхода цементного теста следует
применять пески с малой пустотностью и наименьшей суммарной поверхностью
частиц. Очень крупный песок имеет небольшую суммарную поверхностью зерен,
но значительную пустотность. Мелкий песок обладает большой пустотностью и
очень большой суммарной поверхностью зерен. Поэтому лучшими являются
полифракционные
пески
средней
крупности.
Применение
таких
песков
обеспечивает получение бетона плотной структуры при наименьшем расходе
цемента.
Зерновой состав песка характеризуется процентным содержанием в нем
зерен различного размера. Для определения зернового состава песка применяют
ситовой анализ.
3.1.3.1. Определение содержания в песке зерен гравия
Высушенную до постоянной массы пробу песка в количестве не менее 2 кг
просеивают через сита с круглыми отверстиями диаметром 5 и 10 мм. Остатки на
ситах взвешивают и вычисляют процентное содержание в песке гравия с
размером зерен 5…10 мм – Гр5 и более
Гр5 
М5
100,%;
М
Гр5 
М 10
 100,%;
М
10 мм – Гр10 по формулам:
(3.1)
(3.2)
где М5 – масса остатка на сите с отверстиями диаметром 5 мм, г;
М10 – масса остатка на сите с отверстиями диаметром 10 мм, г;
М – масса пробы песка, г.
3.1.3.2. Определение зернового состава песка
Из песка, прошедшего через сито с отверстиями диаметром 5 мм, отбирают
навеску массой не менее 1 кг для определения зернового состава. Навеску
просеивают через набор сит с круглыми отверстиями диаметром 2,5 мм и с
сетками № 1,25; 0,63; 0315; 016. Продолжительность просеивания должна быть
8
такой, чтобы при ручном встряхивании каждого сита в течение 1 мин через него
проходило не более 0,1 % общей массы навески.
По результатам просеивания вычисляют частный остаток на каждом сите:
аi 
mi
100,%,
m
(3.3)
где mi – масса остатка на данном сите, , ;
m – масса навески, г.
Затем определяют полный остаток на каждом сите (Аi) как сумму частых
остатков на данном сите и на всех ситах с большими размерами отверстий:
Аi  a 2,5  а1, 25  ...  аi ,%
(3.4)
где а2,5, а1,25, …аi – частные остатки на соответствующих ситах, %.
Результат определения зернового состава песка оформляют в виде таблицы
или графически в виде кривой просеивания в соответствии о рис. 3.1.
Зерновой состав песка характеризуется также модулем крупности (Мк), без
зерен размером крупности 5 мм, как частное от деления на 100 суммы полных
остатков на всех ситах:
Мк 
А2,5  А1, 25  А063  А0315  А016
100
,
(3.5)
где A2,5, A1,25, A063, A016 – полные остатки на ситах с отверстиями 2,5 мм и с
сетками № I,25; 063; 03I5; 0I6.
3.1.4. Определение содержания пылевидных и глинистых /
частиц.
ГОСТ 6735-88 предусматривает три метода определения содержания
пылевидных и глинистых частиц в песке: пипеточный, мокрого просеивания и
фотоэлектрический. Последний является наиболее быстрым, однако требует
специального оборудования.
9
Рис 3.1. Кривая просеивания песка (пример)
3.1.4.1. Пипеточный метод
Навеску песка массой около 1000 г взвешивают, помещают в обычное ведро,
заливают 4,5 л воды и выдерживают 2 ч, перемешивая несколько раз. Затем
содержимое ведра выливают на два сита: верхнее - с сеткой № 063 и нижнее - с
сеткой № 016, поставленные на ведро с метками, показывающими объем. После
этого первое ведро ополаскивают чистой водой и сливают ее в ведро с суспензией; при этом уровень суспензии должен стать точно 5 л по соответствующей
метке.
После этого суспензию тщательно перемешивают в ведре и немедленно
наполняют ею поочередно два цилиндра вместимостью 1000 мл до метки (см. рис.
3.2).
Суспензию
в
каждом
цилиндре
перемешивают
стеклянной
или
металлической палочкой и оставляют в покое на 1,5 мин. За 5…10 с до окончания
выдержки опускают мерную пипетку (рис. 3.2) с закрытой пальцем трубкой в
цилиндр так, чтобы низ пипетки находился на расстоянии 190 мм от поверхности.
По истечении указанного времени открывают трубку пипетки и после ее
заполнения снова закрывают пальцем, извлекают пипетку из цилиндра и
выливают ее содержимое в предварительно взвешенную чашку. Суспензию в
чашке выпаривают при температуре (105±5)°С. Чашку с сухим
остатком
10
взвешивают с погрешностью до 0,01 г. Аналогично отбирают пробу из второго
цилиндра.
Содержание пылевидных и глинистых частиц (Потм) определяют по формуле
Потм 
100  (m2  m1 )
 100,%,
m
(3.6)
где m – масса навески песка, г;
m1 – масса чашки, г;
m2 – масса чашки с выпаренным порошком, г.
Массу осадка (m2 – m1) допускается определять по плотности суспензий.
Для этого нужно взвесить поочередно пикнометр объемом
50 мл, заполненный
до риски суспензией, а затем - водой.
m2  m1  (m3  m4 )

 1
,г
(3.7)
где m3 - масса пикнометра с суспензией, г;
m4 - масса пикнометра с водой, г;
ρ – плотность частиц осадка, г/см3.
Так
как
ρ
≈
2,65
г/см3,
формулу
(3.7)
можно
записать
в
виде:
m2  m4  1,61(m3  m4 )
(3.8)
3.1.4.2. Метод мокрого просеивания
Высушенную пробу песка массой 1000 г помещают в сосуд и заливают водой
так,
чтобы
она
покрывала
пробу.
Содержимое
сосуда
перемешивают.
Полученную суспензию сливают с помощью сифона на набор из двух сит:
верхней сито - с сеткой № 0315, нижнее - с сеткой № 005. Песок, оставшийся в
сосуде, промывают водой, и образовавшуюся суспензию тоже сливают на набор
сит. Процесс повторяют до тех пор, пока вода не станет прозрачной. После этого
песок, находящийся в сосуде для промывки, соединяют с частицами,
оставшимися на обоих ситах, и высушивают.
11
Рис. 3.2 Металлический цилиндр и мерная пипетка:
1 – цилиндр; 2 – пипетка; 3 – метка на цилиндре 1000 мл; 4 – уровень
суспензии в цилиндре.
Содержание в песке пылевидных и глинистых частиц вычисляют по формуле
Потм 
m  m5
 100,%,
m
где m – масса пробы до промывки, г;
m5 – масса пробы после промывки, г.
(3.9)
12
3.1.5. Определение наличия органических примесей в песке
Песком из аналитической пробы заполняют мерный цилиндр вместимостью
250 мл до отметки 130 мл и заливают его 3% - ным раствором гидоксида натрия
до уровня 200 мл.Содержимое цилиндра перемешивают и оставляют на 24 ч,
повторив перемешивание через 4 ч после первого. Затем сравнивают окраску
жидкости, отстоявшейся над пробой, с цветом эталонного раствора или со
стандартным цветным стеклом. Эталонный раствор готовится растворением 2,5
мл 2-%-ного раствора танина в 97,5 мл 3 %-ного раствора гидоксида натрия.
Песок пригоден для использования в бетонах и растворах, если жидкость
над пробой окрашена слабее эталонного раствора.
При
окраске
жидкости
незначительно
светлее
эталонного
раствора
содержимое цилиндра подогревают в течение 2…3 ч на водяной бане при
температуре 60…70°С и снова сравнивают цвет жидкости над пробой с цветом
эталона.
При окраске жидкости одинаковой или более темной, чем цвет эталонного
раствора, необходимо провести специальные испытания песка в бетонах или
растворах.
3.1.6. Определение истинной плотности песка (пикнометрической метод)
Из аналитической пробы песка берут навеску около 30 г, отсеивают частицы
крупнее 5 мм, высушивают и охлаждают в эксикаторе. Высушенный песок делят
на две части. Каждую часть высыпают в чистый высушенный и предварительно
взвешенный пикнометр объемом 100 мл, после чего взвешивают его вместе с
песком. Затем наливают
в пикнометр примерно на 2/3 его объема
дистиллированную воду, перемешивают содержимое и ставят его в слегка
наклонном положении на песчаную ванну или водяную баню. Содержимое
пикнометра кипятят в течение 15…20 мин. для удаления воздуха. Затем
пикнометр обтирают, охлаждают, доливают до метки дистиллированной водой и
взвешивают. После этого пикнометр освобождают от содержимого, промывают,
наполняют до метки дистиллированной водой и снова взвешивают. Все
взвешивания производят с погрешностью до 0,01 г.
Истинную плотность песка р вычисляют по формуле
13

( m  m1 )   в
, г / см 3 ,
m  m1  m2  m3
(3.10)
где m - масса пикнометра с песком, г;
m1 - масса пустого пикнометра, г;
m2 - масса пикнометра с водой, г;
m3 - масса пикнометра с песком и водой, г;
ρв - плотность воды, равная 1 г/см3.
Допускается вместо взвешивания, пикнометра с дистиллированной водой
использовать известную вместимость пикнометра.
В этом случае истинную плотность вычисляют по формуле

(m  m1 )  в
, г / см3
V  в  m  m3
(3.11)
где V – объем пинкенометра, мл.
Расхождение между результатами двух определений истинной плотности на
должно быть более 0,02 г/см3. В случае больших расхождений проводят третье
определение к вычисляют среднее арифметическое двух ближайших значений.
3.1.7.
Определение
насыпной
плотности
и
пустотности
песка
Насыпную плотность песка в стандартном неуплотненном состоянии
определяют путем взвешивания его в мерном цилиндре вместимостью 1 л.
Примерно 5 кг высушенного песка просеивают через сито с круглыми
отверстиями диаметром 5 мм. Затем песок насыпают совком в предварительно
взвешенный мерный цилиндр с высоты 10 см от верхнего края до образования
над ним конуса. Конус без уплотнения песка снимают вровень с краями сосуда
линейкой, после чего цилиндр с песком взвешивают.
Насыпную плотность ρн вычисляют по формуле
н 
m1  m
, кг / м 3 ,
V
где m - масса мерного цилиндра, кг;
m1 - масса мерного цилиндра с песком, кг;
V – объем цилиндра, м3 (V = 1 × 10-3 м3).
(3.12)
14
Пустотность
(объем
межзерновых
пустот)
песка
в
стандартном
неуплотненном состоянии определяют на основании значений истинной и
насыпной плотности песка по формуле
Vм.п.  (1 
н
) 100,%,

(3.13)
при этом рн и р должны иметь одинаковые единицы измерения (г/см3 или
кг/м3).
3.2. Испытания щебня и гравия для строительных работ
В качестве крупного заполнителя для тяжелого бетона применяют щебень
или гравий.
Гравий - совокупность окатанных обломков горных пород размером от 5 до
80 (150) мм; продукт естественного разрушения горных пород. Гравий получают
путем рассева гравийно-песчаной смеси.
Щебень - сыпучий каменный материал, состоящий из остроугольных
обломков размером от 5 до 80 (150) мм, образующихся при выветривании горных
пород (природный щебень - применяется редко) или в результате их дробления и
последующего
рассева
(искусственный
щебень).
Искусственный
щебень
подразделяют на щебень из горных пород и щебень из гравия.
Иногда в качестве одного из заполнителей в тяжелом бетоне применяют
песчано-гравийную смесь (ПГС).
ПГС - природная смесь песка (не менее 5 % по массе) и гравия (не менее 10
% по массе).
Испытания щебня и гравия для строительных работ проводят по ГОСТ
8269.0-97 [2], регламентирующему определение двадцати одного показателя,
важнейшими из которах являются:
- зерновой состав;
- содержание пылевидных и глинистых частиц;
- содержание глины в комках;
- марка по дробимости при сжатии в цилиндре;
- содержание органических примесей;
- морозостойкость.
15
Регламентируются также содержание зерен пластинчатой (лещадной) и
игловатой формы, зерен слабых пород, содержание дробленых зерен (в гравии),
истираемость в реакционная способность.
К справочным можно о отнести такие технические показатели, как истинная,
средняя и насыпная плотности, пористость, пустотность,
влажность, предел
прочности исходной горной порода при сжатии, водопоглощение, минералогопетрографический состав.
Общие требования к проведению испытаний см. п. 3.1.2.
3.2.1. Отбор проб
Так же, как и при испытании песка, точечные пробы щебня или гравия
отбирают из транспортных средств или штабелей до получения объединенной
пробы, из которой методом квартования получают лабораторную пробу массой,
соответствующей таблице 3.1.
Таблица 3.1
Наибольший номинальный размер зерен D, мм
10
20
40
Св. 40
Масса пробы, кг, не менее
5,0
10,0
20,0
40,0
Для каждого испытания из лабораторной пробы методом квартования
готовят аналитическую пробу, из которой отбирают навески в соответствии с
методикой испытания.
Студенты используют для испытаний пробу, подготовленную кафедрой.
3.2.2. Определение зернового состава щебня (гравия)
Зерновой состав щебня (гравия)
определяют путем рассева пробы на
стандартном наборе сит.
Лабораторную пробу по табл. 3.1 высушивают до постоянной массы и
просеивают по частям через сита с отверстиями размерами, соответствующим
номинальным размерам зерен данной фракции: 1,25D; 0,5 (D + d); d, а также (в
случае d = 3 мм) 2,5 и 1,25 мм. Для рассева фракций от 5 (3) до 20 мм применяют
сито с размером отверстий 10 мм в качестве 0,5 (D+d).
Рассев несортированного щебня (гравия), а также песчано-гравийной смеси
производят с применением полного набора сит, включающего сито с
16
квадратными отверстиями размером 1,25 мм и сита с круглыми отверстиями
диаметром 2,5; 5(3); 7,5; 10; 12,5; 15; 20; 25; 30; 40; 50; 60; 80 (70) мм.
Продолжительность
просеивания
долина
быть
такой,
чтобы
при
контрольном интенсивном встряхивании каждого сита в течение 1 мин через него
проходило не более 0,1 % общей массы просеиваемой навески.
По результатам просеивания вычисляют частный остаток на каждом сите – аi
по формуле (3.3). Затем по формуле (3.4) определяют полные остатки на каждом
сите - Аi.
По полученным значения полных остатоков устанавливают наибольший
номинальный размер зерен D и наименьший номинальный размер зерен d.
Наибольший номинальный размер зерен – это размер отверстий, того из
стандартных сит, на котором при просеивании остается менее 5 % пробы
заполнителя по массе.
Наименьший номинальный размер зерен – это размер отверстий того сита,
на котором полный остаток составляет не менее 95 %
3.2.3. Определение содержания в щебне (гравии) пылевидных и глинистых
частиц
ГОСТ 8269.0-97 предусматривает четыре метода определения содержания
пылевидных
и
глинистых
частиц:
отмучивания,
пипеточный,
мокрого
просеивания и фотоэлектрический.
3.2.3.1. Пипеточный метод
Испытание щебня (гравия) данным методом проводится по методике,
описанной в п.3.1.4.1,со следующими изменениями:
- масса навески - 5 кг;
-
сита
для
просеивания
содержимого
ведра:
верхнее
-
с
отверстиями диаметром 3 или 5 мм, нижнее - с сеткой № 0315.
Содержание пылевидных и глинистых частиц вычисляется по формуле (3.6).
3.2.3.2. Метод мокрого просеивания
Испытание щебня (гравия) данным методом проводится по методике,
описанной в п. 3.1.4.2, но масса навески должна быть не менее 5 кг.
Содержание пылевидных и глинистых частиц вычисляется по формуле (3.9).
17
3.2.3.3. Метод отмучивания
Пробу высушенного щебня (гравия) массой но менее 5 кг помещают в сосуд
для отмучивания (рис.3.3) или ведро, заливают водой несколько выше уровня
щебня и оставляют в таком состоянии до полного размокания глинистой пленки
на зернах щебня или комков глины.
После этого в сосуд со щебнем (гравием) доливают воду так, чтобы высота
слоя над щебнем была 200 мм. Содержимое сосуда перемешивают деревянной
мешалкой и оставляют в покое на 2 мин. Затем сливают полученную суспензию.
При этом необходимо оставлять слой ее над щебнем не менее 30 мм.
Затем щебень (гравий) вновь заливают водой до указанного выше уровня.
Промывку повторяют до тех пор, пока вода после промывки не будет оставаться
прозрачной.
При использовании сосуда для отмучивания воду наливают до верхнего
сливного отверстия и сливают суспензию через два нижних отверстия.
Рис. 3.3 Сосуд для отмучивания.
18
Из ведра суспензию сливают с помощью сифона, конец которого должен
быть на расстоянии не менее 30 мм от поверхности щебня.
После окончания отмучивания промытую пробу высушивают до постоянной
массы.
Содержание в щебне (гравии) пылевидных и глинистых частиц (П отм)
вычисляют по формуле
П отм 
m  m1
100,%,
m
(3.14)
где m – первоначальная масса пробы, г;
m1 – масса пробы после отмучивания, г.
3.2.4. Определение наличия в щебне (гравии) органических примесей
Испытание проводится по методике, описанной в п. 3.1.5, но из пробы
предварительно отсеиваются зерна крупнев 20 мм.
3.2.5. Определение марки по дробимости щебня (гравия)
Данное испытание проводят с целью определения пригодности заполнителя
по прочности для бетонов различных классов по прочности на сжатие.
Испытание на дробимость проводят с помощью специального стального
цилиндра со съемным дном и плунжером с внутренним диаметром 75 или 150 мм
и высотой соответственно 75 или 150 мм (рис. 3.4). При определении марки
щебня (гравия) применяют цилиндр диаметром 150 мм. Для приемочного
контроля качества щебня (гравия) фракций 5…10 и 10…20 мм допускается
применять, кроме цилиндра диаметром 150 мм, цилиндр диаметром 75 мм.
Щебень (гравий) рассеивают на стандартные фракции (5…10, 10…20, 20…40
мм) и каждую фракцию испытывают отдельно. Отбирают пробы массой не менее
4 кг при испытании в цилиндре диаметром 150 мм и не менее 0,5 кг – при
испытании в цилиндре диаметром 75 мм.
Щебень (гравий) допускается испытывать как в сухом, так и в насыщенном
водой состоянии. В первом случае аналитическую пробу высушивают, а во
втором - погружают в воду на 2 ч.
19
Рис. 3.4 Цилиндры для испытания щебня (гравия) на дробимость
Студенты испытывают щебень в сухом состоянии, используя остатки на
ситах, полученные при определении зернового состава щебня.
Пробу щебня (гравия) насыпают в цилиндр с высоты 50 мм так, чтобы после
разравнивания верхний уровень материала примерно на
15 мм не доходил до
верхнего края цилиндра. В цилиндр вставляют плунжер. Плита плунжера должна
быть на уровне верхнего края цилиндра. Если они не совпадают, то удаляют или
добавляют несколько зерен щебня (гравия). После этого цилиндр помещают на
нижнюю плиту пресса.
Повышая нагрузку на 1…2 кН в секунду, доводят ее до 200 кН
испытании
в
цилиндре
диаметром
150
50 кН (5 тс) при испытании в цилиндре диаметром
сжатия
пробу
высыпают
из
цилиндра
и
просеивают через сито с отверстиями размером 0,25 d:
1,25 мм - для фракции 5…10 мм;
2,5 мм
-"-
10…20 мм;
5 мм
-"-
20…40 мм.
Остаток на сите взвешивают.
мм
(20 тс) при
и
до
75 мл. После
взвешивают.
Затем
ее
20
Коэффициент дробимости (Др) вычисляют с погрешностью до 1 % формуле
m  m1
Др 
100,%,
m
(3.15)
где m - масса аналитической пробы щебня (гравия), г;
m
масса
-
остатка
на
сите
после
просеивания
раздробленной пробы щебня (гравия), г.
За
результат
принимают
среднее
арифметическое
значение
двух
параллельных испытаний.
При испытании щебня (гравия), состоящего из смеси фракций показатель
(коэффициент) дробимости Др вычисляют по формуле
Др 
Др1а1  Др 2 а2  ...  Дрi ai
,%,
a1  a2  ...  аi
(3.15)
где Др1, Др2, …, Дрi - показатели дробимости отдельных фракций щебня
(гравия) ,%;
a1, а2, ., аi - содержание фракций по массе в щебне (гравии) - частные остатки
при определении зернового состава щебня (гравия),%.
По показателю дробимости определяется марка щебня (гравия) по
дробимости в соответствии с таблицами 3.2, 3.3, 3.4.
Таблица 3.2
Марка по дробимости
щебня из осадочных и
метаморфических пород
1200
1000
800
600
400
300
200
Потеря массы при испытании, %
в сухом состоянии
в насыщенном водой
состоянии
До 11 включ.
Св. 11 до 13
Св. 13 до 15
Св. 15 до 19
Св. 19 до 24
Св. 24 до 28
Св. 28 до 35
До 11 включ.
Св. 11 до 13
Св. 13 до 15
Св. 15 до 20
Св. 20 до 28
Св. 28 до 38
Св. 38 до 54
21
Таблица 3.3
Марка по дробимости
щебня из изверженных
пород
Потеря массы при испытании, %
из интрузивных поров
иИз эффузивных пород
1400
1200
1000
800
600
Марка по дробимости
щебня из гравия и гравия
1000
800
600
400
До 12 включ.
Св. 12 до 16
Св. 16 до 20
Св. 20 до 25
Св. 25 до 34
До 9 включ.
Св. 9 до 11
Св. 11 до 13
Св. 13 до 15
Св. 15 до 20
Таблица 3.4
Потеря массы при испытании, %
щебня из гравия
гравия
До 10 включ.
Св. 10 до 14
Св. 14 до 18
Св. 18 до 26
До 8 включ.
Св. 8 до 12
Св. 12 до 16
Св. 16 до 24
3.2.6. Определение средней плотности зеренщебня (гравия)
Из подготовленной высушенной пробы щебня (гравия) крупностью до 40 мм
(зерна крупнев 40 мм дробятся) берут навеску 1000 г, погружают ее в воду на 2 ч.
Затем вынимают из воды, удаляют влагу с поверхности зерен мягкой влажной
тканью и сразу взвешивают сначала на настольных обычных весах, а затем на
гидростатических весах, помещая пробу в сетчатый (перфорированный) стакан,
погруженные в воду (рис. 3.5).
Среднюю плотность зеренщебня (гравия) рк вычисляют по формуле
к 
m  в
, г / см 3
m1  m2
где m – масса пробы в сухом состоянии, г;
рв – плотность воды, равная 1 г/см3;
m1 – масса пробы в насыщенном водой состоянии на воздухе, г;
m2 – масса пробы в насыщенном водой состоянии в воде, г.
(3.17)
22
Рис. 3.5 Весы для гидравлического взвешивания.
1 - сетчатый (перфорированный) стакан; 2 - сосуд со сливом для воды; 3 стакан с дробью для уравновешивания массы сетчатого стакана в воде; 4 разновесы
3.2.7. Определение насыпной плотности и пустотности щебня (гравия)
Высушенный щебень (гравий) насыпают в предварительно взвешенный
мерный цилиндр с высоты 10 см до образования конуса, которые снимают
стальной линейкой вровень с краями без уплотнения, после чего цилиндр со
щебнем (гравием) взвешивают.
В зависимости от наибольшего номинального размера зерен щебня (гравия)
применяют цилиндры в соответствии с табл. 3.5.
Таблица 3.5
Наибольший номинальный размер зерен щебня
(гравия), мм
Объем мерного цилиндра, л
10
20
40
Св. 40
5
10
20
50
Насыпную плотность щебня (гравия) ρн вычисляют с точностью до 10 кг/м3
по формуле
н 
m1  m
, кг / м 3 ,
V
где m – масса мерного цилиндра, кг;
m1 – масса мерного цилиндра со щебнем, кг;
(3.18)
23
V – объем мерного цилиндра, м3.
Насыпную плотность определяют два раза, при этом каждый раз берут
новую порцию щебня (гравия).
За
результат
принимают
среднее
арифметическое
значение
двух
параллельных испытаний.
Пустотность щебня (гравия)
Vм.п. определяют расчетным путем на
основании предварительно установленных значений средней плотности зерен ρк
и насыпной плотности щебня (гравия) ρн по формуле
Vм.п.  (1 
н
) 100,%,
к
(3.19)
при этом ρн и ρк должны иметь одинаковые единицы измерения (г/см3 или
кг/м3).
4. Заключение по результатам испытаний
4.1. Технические требования к песку для строительных работ
Технические требования к песку для строительных работ приведены в ГОСТ
8736-93 [3]. Кроме того, дополнительные требования к песку как мелкому
заполнителю для тяжелых и мелкозернистых бетонов приведены в ГОСТ 2663391 [4].
Мелкие заполнители должны иметь среднюю плотность зерен от 2000 до
2800 кг/м3.
В зависимости от значений нормируемых показателей качества пески
подразделяют на два класса: I и II.
В зависимости от зернового состава пески подразделяют на группы,
приведенные в табл. 4.1.
24
Таблица 4.1
Группа песка
Очень крупный
Повышенной крупности
Крупный
Средний
Мелкий
Очень мелкий
Тонкий
Очень тонкий
Модуль крупности, Мк
Св. 3,5
Св. 3,0 до 3,5
Св. 2,5 до 3,0
Св. 2,0 до 2,5
Св. 1,5 до 2,0
Св. 1,0 до 1,5
Св. 0,7 до 1,0
До 0,7
Полный остаток на сите
№ 063, % по массе
Св. 75
Св. 65 до 75
Св. 45 до 65
Св. 30 до 45
Св. 10 до 30
До 10
Не нормируется
-
Для" бетонов должны использоваться пески только I класса с модулем
крупности от 1,5 до 3,25. Для бетонов класса по прочности до В30 включительно
допускается применение песков с модулем крупности от 1,0 до 1,5 с содержанием
зерен менее 0,16 мм до 20 % по массе и пылевидных и глинистых частиц не более
3 % по массе.
Зерновой состав мелкого заполнителя должен соответствовать графику,
приведенному на рис. 4.1.
Наличие зерен размером свыше 5 мм песке I класса не должно превышать в 5
% по массе.
Содержание зерен размером свыше 10 мм в песке I класса не должно
превышать 0,5 % по массе.
Содержание зерен крупностью менее 0,16 мм не должно превышать 5 % для
очень крупных, повышенной крупности, крупных и средних песков и 10 % - для
мелких и очень мелких песков I класса.
Количество пылевидных и глинистых частиц в песке I класса не должно
превышать значений, указанных в табл. 4.2.
25
Рис. 4.1. Допускаемые границы зернового состава песка
1- нижняя граница крупности песка (модуль крупности 1,5);
нижняя
граница
крупности
песка
(Мк
=
2,0)
2-
для
бетонов
класса B15 и выше; 3 - нижняя граница крупности песка (Мк = 2,5) для бетонов
класса В25 и выше; 4 - верхняя граница крупности песков (Мк = 3,25).
Вид песка
Природный:
- повышенной крупности,
крупный и средний
- мелкий и очень мелкий
Из отсевов дробления:
- очень крупный, повышенной
крупности, крупный и средний
- мелкий
Мелкий
заполнитель
при
Содержаний пылевидных и глинистых
частиц, % по массе, не более
2
3
определении
3
5
наличия
органических
примесей не должен придавать раствору окраску, соответствующую или темнее
эталона.
26
4.2. Технические требования к крупному заполнителю для тяжелых бетонов
Технические требования к щебню и гравию приведены в ГОСТ 8267-93 [5].
Кроме того, дополнительные требования к ним как крупным заполнителям
приведены в ГОСТ 26633-91 [4].
Крупные заполнители для тяжелых бетонов должны иметь среднюю
плотность зерен от 2000 до 3000 кг/м3.
При
приготовлении
бетонной
смеси
крупный
заполнитель
следует
применять в виде раздельно дозируемых фракций. Предусмотрены следующие
фракции: от 5(3) до 10, св. 10 до 20,св. 20 до 40, св.40 до 80,св. 80 до 120 мм.
Зерновой состав крупного заполнителя, должен соответствовать табл. 4.3.
Таблица 4.3.
Размер отверстий сита
d
Полный остаток на сите, %
90…100
D+d
2
30…80
D
1,25 D
0…10
До 0,5
Допускается применение крупных заполнителей в виде смеси
смежных
фракция. Содержание отдельных фракций в крупней заполнителе в составе бетона
должно соответствовать указанному в табл. 4.4.
Таблица 4.4.
Наибольшая
крупность
заполнителя, мм
10
20
40
80
120
Содержание фракций в крупном заполнителе, %
от 5(3) до
св. 10 до
св. 20 до
св. 40 до св. 80 до
10 мм
20 мм
40 мм
80 мм
120 мм
100
25…40
60…75
15…25
20…35
40…65
10…20
15…25
20…35
35…55
5…10
10…20
15…25
20…30
30…40
Содержание пылевидных и глинистых частиц в щебне из изверженных и
метаморфических пород, щебне из гравия и гравии не должно превышать для
бетонов всех классов I % по массе. Содержание пылевидных и глинистых частиц
в щебне из осадочных пород не должно превышать для бетонов классов В22,5 и
выше – 2 % по массе, классов В20 и ниже – 3 % по массе.
27
Марка щебня из изверженных пород должна быть не ниже 800, щебня из
метаморфических пород - не ниже 600 и осадочных пород - не ниже 300, гравия и
щебня из гравия - не ниже 600.
Марка щебня из природного камня должна быть не ниже:
300 – для бетонов класса В15 и ниже;
400
-"-
В20;
600
-"-
В22, 5;
800
-"-
В25; В27, 5;В30;
1000
-"-
В40
1200
-"-
В45 и выше
Допускается применение щебня из осадочных карбонатных пород марки 400
для бетона класса В22,5, если содержание в нем зерен слабых пород не
превышает 5 %.
Марки гравия и щебня из гравия должны быть не ниже:
600 – для бетонов класса В22,5 и ниже;
800
-"-
В25; В27,5;
1000
-"-
В30 и выше
Содержание зерен пластинчатой (лещадной) и игловатой формы в крупном
заполнителе не должно превышать 35 % по массе.
Содержание
зерен
слабых
пород
в
щебне
из
природного
камня
не должно превышать, % по массе:
5 – для бетонов класса В40 и В 45;
10
-"-
В20; В22,5; В 25; В27,5 и В30;
15
-"-
В15 и выше
Содержание зерен слабых пород в гравии и щебне из гравия не должно
превышать 10 % по массе для бетонов всех классов.
Морозостойкость
крупных
заполнителей
нормированной марки бетона по морозостойкости.
должна
быть
не
ниже
28
Литература
1.
ГОСТ
8735-88
Песок
для
строительных
работ.
Методы
испытаний.
2. ГОСТ 8269-97 Щебень и гравий из плотных горных пород и отходов
промышленного производства для строительных работ. Методы физикомеханических испытаний.
3.
ГОСТ
8736-93
Песок
для
строительных
работ.
Технические
условия.
4. ГОСТ 26633-91 Бетоны тяжелые и мелкозернистые. Технические условия.
5.
ГОСТ
8267-93
Щебень
и
гравий
их
плотных
горных
пород
для строительных работ. Технические условия.
6. Исаев А. В. Заполнители для тяжелого бетона: Методические указания для
выполнения лабораторных работ по курсу «Строительные материалы» для
студентов всех факультетов. – Нижний Новгород: издание НАСА, 1996. – 29 с.
7. Строительные материалы: Учебник/ Под общей ред. В. Г. Микульского. –
М.: Изд-во АСВ, 2000. – 536 с.
8. Материаловедение в строительстве: Учебное пособие/И. А. Рыбьев, Е. П.
Казенова, Л. Г. Кузнецова, Т. Е. Тихомирова; под ред.
И. А. Рыбьева. – М.:
Издательский центр «Академия», 2006. – 528с.
9. Технология заполнителей бетона: Учебник/ С. М. Ицкович, Л. Д. Чумаков,
Ю. М. Баженов – М.: Высшая школа, 1991. – 272 с.
29
Никулин Виктор Тимофеевич
ЗАПОЛНИТЕЛИ ДЛЯ ТЯЖЕЛОГО БЕТОНА
методические указания
для выполнения лабораторных работ по дисциплинам
«Материаловедение» и «Строительные материалы»
Подписано к печати
Бумага газетная.
Формат 60×90 1/16. Уч.-изд.л.
; усл. печ.л
Тираж 1000 экз. Заказ №
ГОУ ВПО «Нижегородский государственный архитектурно-строительный
университет». 603950, Н. Новгород, Ильинская ул., 65.
Полиграфический центр ННГАСУ. 603950, Н. Новгород, Ильинская ул., 65.