4. Определение водопотребности песка

Из портландцемента с известной НГ и исследуемого песка готовят растворную смесь состава 1:2 и, добавляя в него воды, подбирают водоцементное отношение В/Ц, при котором расплыв основания конуса из этой растворной смеси на стандартном встряхивающем столике будет равен 170 мм.

Для этого 600 г песка перемешивают с 300 г цемента в течение 1 мин всухую и 5 мин с водой. Расплыв основания конуса определяют по методике, описанной в лабораторной работе № 6.

Водопотребность песка В_п вычисляется по формуле

В_п = 0,5 (В/Ц – НГ), (26)

где В/Ц – водоцементное отношение растворной смеси, определенное в результате опыта.

По результатам испытаний, выполненных всеми звеньями группы студентов для песков различной крупности, строится графическая зависимость между показателями удельной поверхности и водопотребности песка.

Выводы по работе

По результатам исследований отдельные звенья студентов классифицируют изучаемые пески по крупности и делают заключение о возможности их использования в качестве мелкого заполнителя для приготовления тяжелого бетона различного назначения. При этом следует учитывать данные по зерновому составу, модулю крупности и насыпной плотности и их соответствия техническим требованиям. Строится и анализируется всей подгруппой студентов графическая зависимость водопотребности песка от его удельной поверхности. Отмечаются пески с наименьшими показателями пустотности и удельной поверхности.

Контрольные вопросы

1. Почему мелкий заполнитель для бетона должен иметь определенный зерновой состав?

1. Для повышения прочности песка.

2. Для улучшения сцепления песка с цементным камнем.

3. Для снижения пустотности песка и расхода цемента.

4. Для снижения усадочных деформаций бетона.

2. Почему ограничивается содержание пылевидных и глинистых приме­сей в песке, применяемом для получения бетона?

1. Эти примеси повышают пустотностъ песка и расход цемента.

2. Эти примеси повышают водопотребность бетонной смеси и препятс­твуют сцеплению песка с цементным камнем.

3. Эти примеси ухудшают пластичность бетонной смеси.

4. Эти примеси повышают прочность бетона.

3. По каким показателям можно подсчитать пустотность песка?

1. По насыпной плотности и плотности зерен песка.

2. По удельной поверхности и модулю крупности.

3. По водопотребности песка.

4. По полным остаткам на контрольных ситах при просеивании песка.

4. Какую роль играют заполнители в бетоне?

1. Повышают однородность и пластичность бетонной смеси, обеспечивают высокое качество ее укладки и уплотнения.

2. Ускоряют процесс твердения бетона и обеспечивают набор значительной прочности.

3. Создают жесткий каркас бетона, уменьшают деформации усадки при его твердении, обеспечивают его плотность и прочность.

4. Снижают водопоглощение бетона и повышают его морозостойкость.

5. По каким характеристикам устанавливают пригодность песков в качестве мелкого заполнителя для получения тяжелого бетона?

1. По прочности образцов-балочек стандартных размеров из цементно-песчаного раствора, приготовленного на данном песке.

2. По диаметру расплыва стандартного конуса из растворной смеси на встряхивающем столике при определении водопотребности песка.

3. По минеральному и зерновому составам песка и содержанию вредных примесей.

4. По прочности исходной горной породы.

6. Чему равен полный остаток на сите при просеивании песка?

1. Сумме частных остатков на данном сите и всех ситах с меньшим размером отверстий.

2. Сумме частных остатков на данном сите и всех ситах с большим размером отверстий.

3. Сумме всех частных остатков, деленных на количество сит.

4. Сумме всех частных остатков, умноженных на количество сит.

7. Что такое модуль крупности песка?

1. Частное от деления на 100 всех полных остатков в процентах.

2. Частное от деления на 100 всех частных остатков в процентах.

3. Показатель, характеризующий полный остаток на сите с размером отверстий 0,63 мм.

4. Показатель, характеризующий максимальный размер зерен песка в мм.

8. На чем основано определение удельной поверхности песка при помощи пневматического поверхностемера?

1. На зависимости между удельной поверхностью песка и его объема в гильзе поверхностемера.

2. На зависимости между удельной поверхностью песка и массой его навески в гильзе поверхностемера.

3. На зависимости между удельной поверхностью песка и скоростью стационарного воздушного потока через слой песка.

4. На зависимости между удельной поверхностью песка и разряжением в системе поверхностемера, установленному по водному манометру.

9. Как изменится расход цемента в составе бетона при замене песка с водопотребностью 8 % на песок с водопотребностью 6 %?

1. Увеличится.

2. Не изменится.

3. Уменьшится.

4. Водопотребность песка не определяет расход цемента.

10. Как подсчитать водопотребность песка?

1. В процентах из отношения количества воды, взятой для приготовления цементно-песчаной растворной смеси заданной подвижности, к массе песка в этой смеси.

2. Как разность между В/Ц растворной смеси и НГ цемента, взятого для его приготовления.

3. В процентах, как половину разности между В/Ц растворной смеси и НГ цемента, взятого для его приготовления.

4. В процентах, как сумма В/Ц растворной смеси и НГ цемента, взятого для его приготовления.

Лабораторная работа № 9

КРУПНЫЙ ЗАПОЛНИТЕЛЬ ДЛЯ ТЯЖЕЛОГО БЕТОНА

Общие сведения

Крупный заполнитель (гравий, щебень) представляет собой механическую смесь минеральных частиц и зерен размером 5…70 мм, образовавшуюся в результате естественного разрушения массивных горных пород (гравий) или в результате дробления горных пород (щебень).

Гравий в зависимости от условий образования и залегания может быть речным, озерным, морским, горным. Речной, озерный и морской гравий имеют округлую форму зерен, горный гравий содержит остроугольные зерна с шероховатой поверхностью, что обеспечивает их лучшее сцепление с цементным камнем. Однако горный гравий обычно больше загрязнен вредными примесями. Форма зерен щебня остроугольная, поверхность шероховатая, но их стоимость выше, чем у гравия. Щебень получают из магматических (гранит, диабаз), осадочных (известняк, доломит) и метаморфических (кварцит) горных пород.

Крупный заполнитель может быть обогащенным, т.е. с улучшенными качественными показателями, в первую очередь, зерновым составом, что достигается применением специального оборудования. Кроме того, он фракционируется т.е. разделяется на отдельные фракции. Различают следующие фракции крупного заполнителя: 5−10, 10−20, 20−40 и 40−70 мм. Первая цифра означает наименьший размер частиц в данной фракции, а вторая – наибольший размер частиц. При необходимости составляют смеси из двух-трех смежных фракций. Выбор фракции крупного заполнителя для приготовления тяжелого бетона зависит от многих факторов, главными из которых является толщина бетонного изделия и частота армирования ЖБК. Одной из главных характеристик крупного заполнителя является максимальный размер (наибольшая крупность НК) частиц данной фракции.

НК не должна превышать:

− 1/3 наименьшего размера поперечного сечения конструкции (толщины);

− 3/4 расстояния между стержнями рабочей арматуры.

В бетоне крупный заполнитель служит материалом для создания жесткого скелета, который повышает плотность и прочность бетона. Кроме того, крупный заполнитель снижает усадку и ползучесть бетона и бетонной смеси.

Зерновой состав назначают из условия получения наименьшего объема пустот в крупном заполнителе, что обеспечивает наименьший расход цемента при приготовлении бетона. С этих позиций зерновой состав должен соответствовать следующим требованиям (табл. 25).

Таблица 25

Зерновой состав крупного заполнителя

Размер отверстий контрольных сит	Полный остаток, % по массе
d = 5(3) мм	95…100
d = 10 мм и более	90…100
0,5 (d + D) для одной фракции	40…80
0,5 (d + D) для смеси фракции	50…70
D	0…10
1,25D	0

Примечание. Зерновой состав фракции менее 5 мм (запесоченность) ограничивается 5 %.

Прочность крупного заполнителя нормируют с учетом прочности (марки или класса) бетона. Так, прочность щебня из естественного камня должна быть выше прочности бетона не менее чем в 1,5 раза для бетонов класса ниже В20 и в 2 раза для бетонов класса В20 и выше. Крупный заполнитель для тяжелых бетонов должен иметь марку по прочности не ниже 800 (для магматических горных пород), не ниже 600 (для метаморфических горных пород) и не ниже 300 (для осадочных горных пород). При этом марка по прочности характеризуется пределом прочности при сжатии исходной горной породы в водонасыщенном состоянии.

Действующие стандарты предусматривают косвенное определение прочности заполнителя путем сжатия (раздавливания) пробы в цилиндре – по дробимости. При этом марка щебня по дробимости «1400» должна иметь не более 12 % раздробленных зерен, марка «1200» – 12…16 %, марка «1000» – 16…20 %, марка «800» – 20…25 %. Марки крупного заполнителя по дробимости Др8, Др12, Др16, Др20 и т.д. Цифра соответствует процентному содержанию раздробленных зерен.

Для бетонов класса В25 и выше используют заполнитель марок не ниже Др8, для бетонов класса В20 – не ниже Др12, для бетонов класса менее В20 – не ниже Др16.

Качество крупного заполнителя для тяжелого бетона определяется также другими характеристиками. Ограничено содержание зерен слабых (выветрелых) горных пород с пределом прочности менее 20 МПа в щебне: не более 10 % по массе для обычных бетонов и не более 5 % − для бетонов ответственных сооружений.

Ограничивается содержание зерен пластинчатой и игловатой формы:

− не более 35 % для щебня обычной формы;

− не более 25 % для щебня улучшенной формы;

− не более 15 % для щебня кубовидной формы.

Щебень для тяжелых бетонов должен иметь плотность зерен ≥ 1800 кг/м³. Водопоглощение щебня, определяемое открытой пористостью и состоянием поверхности не должно превышать 5 % по массе. Количество вредных примесей (пылевидные, илистые, глинистые), определяемые отмучиванием, не должно превышать 1…3 % по массе. Наличие глины в комках ≤ 0,25 % по массе.

Цель работы

Изучить основные свойства щебня и исследовать возможность его использования для приготовления обычного тяжелого бетона.

Порядок выполнения работы

Каждое звено студентов самостоятельно исследует предоставленную ему отдельную пробу щебня и устанавливает возможность использования его для приготовления обычного тяжелого бетона. Пробы щебня готовятся заранее для четырех звеньев таким образом, чтобы все они имели различный зерновой состав.

При этом с каждой пробой проводятся следующие испытания:

− определяется насыпная плотность щебня и подсчитывается его пустотность;

− изучается зерновой состав с определением наибольшей крупности НК и построением кривой просеивания;

− определяется дробимость щебня;

− определяется водопотребность щебня.

Методы испытаний