3. Определение насыпной плотности песка

Насыпная плотность может быть в сухом стандартном неуплотненном состоянии или в партии в состоянии естественной влажности с учетом имеющихся в нем зерен гравия. В первом случае она необходима для определения пустотности песка, для расчета состава бетона, во втором – для перевода количества поставляемого песка из весовых единиц в объемные.

Песок для тяжелого бетона класса В15 и выше и для бетона, подвергаемого замораживанию в насыщенном водой состоянии, должен иметь насыпную плотность не ниже 1,55 г/см³, в остальных случаях – не ниже 1,4 г/см³.

Оборудование и материалы: проба песка массой 5-10 кг, весы технические, мерный цилиндрический сосуд, совок, шкаф сушильный, металлическая линейка, сито с отверстиями 5 мм.

Проведение испытаний. Насыпную плотность песка в стандартном неуплотненном состоянии определяют при помощи мерного цилиндрического сосуда вместимостью 1 л. Пробу песка массой от 5 до 10 кг (в зависимости от содержания и размера фракций гравия) высушивают до постоянной массы и просеивают через сито с круглыми отверстиями 5 мм.

Просеянный песок с высоты 10 см всыпают в предварительно взвешенный мерный сосуд с избытком. Избыток срезают линейкой и сосуд с песком взвешивают.

Обработка результатов. Насыпную плотность вычисляют по формуле:

где – насыпная плотность песка, г/см³; m – масса пустого мерного сосуда, г; m₁ – масса мерного сосуда с песком, г; V – объем сосуда, см³.

Испытания повторяют два раза на новых навесках песка. За окончательный результат берут среднее арифметическое из двух определений. Результаты записывают в табл. 3.

Таблица 3 – Определение плотности песка

Показатель	Номер определений
	1	2
Масса пустого мерного сосуда m, г
Масса мерного сосуда с песком m1, г
Объем сосуда V, см3
Насыпная плотность , г/см3
Среднее значение насыпной плотности , г/см3

Пустотность песка вычисляют по ранее определенной истинной и насыпной плотности песка по формуле:

где – пустотность, %; – насыпная плотность песка, г/см³; – истинная плотность песка, г/см³.

Для бетонов считается хорошим песок с пустотностью не более 40%.

4. Определение зернового состава и модуля крупности песка

Зерновой состав песка оказывает существенное влияние на качество бетона. В тяжелом бетоне песок заполняет пустоты между зернами крупного заполнителя, а пустоты между зернами песка должны быть заполнены цементным тестом. Цементным тестом обволакиваются также зерна песка. Лучшим является песок с минимальной пустотностью и меньшей суммарной поверхностью частиц. Он наиболее экономичен. Песок по зерновому составу делят на пять групп.

Песок природный и из отсевов дробления подразделяют на группы: повышенной крупности, крупный, средний, мелкий и очень мелкий.

Обогащенный природный песок подразделяют на группы: повышенной крупности, крупный, средний и мелкий.

Обогащенный песок из отсевов дробления подразделяют на группы: повышенной крупности, крупный и средний.

Группа песка определяется по модулю крупности и полному остатку на сите с сеткой № 063, которые должны соответствовать значениям, приведенным в табл. 4.

Таблица 4 – Зерновой состав песка

Группа песка	Модуль крупности	Полный остаток на сите № 063, % по массе
Повышенной крупности	Св. 3 до 3,5	Св. 65 до 75
Крупный	Св. 2,5 до 3,0	Св. 45 до 65
Средний	Св. 2,0 до 2,5	Св. 30 до 45
Мелкий	Св. 1,5 до 2,0	Св. 10 до 30
Очень мелкий	Св. 1,0 до 1,5	До 10

Если песок по модулю крупности относится к одной группе, а по полному остатку на сите № 063 – к другой, то определяющим показателем является модуль крупности. В паспорте же на песок указывают остаток на сите № 063.

Крупный песок имеет небольшую суммарную поверхность зерен, но значительную пустотность, мелкий – большую суммарную поверхность зерен и малую пустотность. Модуля крупности недостаточно для оценки качества песка по зерновому составу. Хорошим считается песок с оптимальным содержанием зерен разных размеров, он обычно имеет пустотность не выше 38 %. Качество песка оценивают путем построения графика зернового состава, приведенного на рис. 1.

Размеры отверстий сит, мм. Лучшим для бетона является средний песок. Он имеет относительно небольшую развернутую суммарную площадь зерен и оптимальный зерновой состав. Очень мелкий песок (М_кр свыше 1,0 до 1,5) для бетонов применять не рекомендуется. Его можно использовать в районах, где отсутствуют пески с М_кр свыше 1,5 в смеси с укрупняющей добавкой.

В песке для бетона ограничивается количество частиц меньше 0,16 мм и крупнее 5 мм.

Содержание зерен, проходящих через сито с сеткой № 016, в процентах по массе, не должно превышать:

• в песках природном и из отсевов дробления

повышенной крупности, крупном и среднем 10

• то же в мелком и очень мелком 15

• в обогащенном песке повышенной крупности,

крупном и среднем 5

• то же в мелком 10

• в обогащенном песке из отсевов дробления 5

• наличие зерен размером свыше 5 мм,

в процентах по массе, не должно превышать:

в природном песке 10

в песке из отсевов дробления 15

в обогащенном песке и в обогащенном песке

из отсевов дробления 5

Содержание зерен размером свыше 10 мм не должно превышать 0,5% в песках всех видов.

Для бетонов гидротехнических сооружений можно применять пески с М_кр от 1,5 до 3,5 оптимального зернового состава с полными остатками на сите 2,5 мм от 0 до 30 %, 1,25 – от 5 до 55 %, 0,63 – от 20 до 75 %, 0,315 – от 40 до 90 % и на 0,16 – от 85 до 100 %. При применении мелких песков с М_кр от 1,5 до 20 в бетонные смеси следует вводить поверхностно-активные добавки.

Оборудование и материалы: проба песка массой 2 кг, стандартный набор сит с отверстиями размером 10; 5; 2,5; 1,25; 0,63; 0,315 и 0,16 мм с поддоном, технические весы, вибростол, сушильный шкаф.

Проведение испытаний. Отвешивают пробу песка массой 2 кг, предварительно высушенного до постоянной массы, и просеивают через сита с отверстиями диаметром 10 и 5 мм. Вычисляют остатки на этих ситах Гр₁₀ и Гр₅ по массе с точностью до 0,1% по формулам:

Гр₁₀ = (М₁₀/М) · 100;

Гр₅ = (М₅/М) · 100,

где М₁₀ и М₅ – остатки на ситах, %; М – масса пробы, г.

Из песка, прошедшего через сито с отверстиями диаметром 5 мм, берут навеску в 1000 г и просеивают через стандартный набор сит с отверстиями 2,5; 1,25; 0,63; 0,315 и 0,16 мм, расположенных в последовательности по мере уменьшения отверстий.

Вычисляют остатки на этих ситах, которые называются частными, по формуле:

где – частные остатки на ситах, %; m_i – масса остатка на данном сите, г; m – масса просеиваемой навески, г.

Затем с той же точностью определяют полные остатки А_i; в процентах по формуле:

A_i = а_2,5 + а_1,25 + а_0,63 + а_0,315 + а_0,16,

где А_i, – полные остатки, %; а_2,5 , а_1,25 , а_0,63 , а_0,315 , а_0,16 – частные остатки на ситах, %.

Модуль крупности определяют по формуле:

М_кр = (А_2,5 + A_1,25 + А_0,63 + A_0,315 + А_0,16) /100,

где М_кр – модуль крупности; А_2,5 , A_1,25 , А_0,63 , A_0,315 , А_0,16 – полные остатки на ситах, %.

Результаты испытания записывают в табл. 5.

Таблица 5 – Данные ситового анализа песка

Размер отверстий сит, мм	Остатки на ситах, г	Частные остатки аi, %	Полные остатки Аi %
2,5
1,25
0,63
0,315
0,16
Прошло через сито 0,16

Модуль крупности песка М_кр =

Для графического изображения зернового состава песка по оси абсцисс (рис. 1) откладывают размеры отверстий сит, а по оси ординат – полные остатки на соответствующих ситах в процентах. Полученные точки соединяют ломаной кривой, сравнивают с граничными линиями, приведенными на рисунке, и таким образом оценивают возможность применения его для бетонов разных классов (марок) и видов.

При определении зернового состава фракционированного песка результаты испытания записывают в виде таблицы. Модуль крупности для него не определяется.