Заполнители для бетона и асфальтобетона. Учебное пособие

чество. Поэтому промывка заполнителей бетона необходима для получения железобетонных изделий требуемого качества и экономии цемента.

Промывку крупного заполнителя (щебня, гравия) осуществляют в наклонных лопастных корытных мойках, барабанных промывочных машинах, вибрационных промывочных машинах и др.

Промывку песков целесообразно осуществлять в механических и гидравлических классификаторах с одновременным разделением их на фракции.

Обезвоживание - необходимая операция для нерудных материалов, добавляемых или транспортируемых гидротехническими способами; особенно она важна во избежание смерзания материалов в зимнее время. Применяют различные способы обезвоживания. Например, дренирование (стекание воды) гравия и щебня на складах, в обезвоживающих бункерах

иэлеваторах.

Влетнее время на дренированных складских площадках за 2-4 суток можно снизить влажность щебня и гравия до 4-8 %. Выдерживание в обезвоживающих бункерах, выполненных с перфорированными стенками и дренажными трубами, снижает до 10 % влажность крупных фракций щебня за 6-9 ч и мелких фракций - за 18-24 ч.

Вибрация на грохотах позволяет интенсифицировать процесс дренирования и получить щебень с влажностью 4-8 %.

Для сгущения пульпы можно использовать также гидроциклоны. В них влажность песка может быть снижена до 20-25 %.

Широко применяют для обезвоживания нерудных материалов также сушку - естественную (в штабелях) или искусственную - в сушильных барабанах.

Обогащение. Для получения щебня повышенного качества, однородного по прочности и улучшенной формы, применяют различные способы обогащения - избирательное дробление, обогащение по прочности, форме зерен и др.

При избирательном дроблении в дробилках - грануляторах улучшение формы зерен происходит вследствие разрушения слабых зерен и примесей, что дает возможность при последующем грохочении удалить смятую мелочь и примеси.

При наличии разнопрочного щебня в необходимых случаях прибегают к разделению по прочности предварительно разгрохоченного щебня в специальных машинах - классификаторах.

Складирование является завершающей операцией переработки нерудных строительных материалов. В зависимости от способа подачи и отгрузки нерудных строительных материалов обычно сооружаются открытые склады готовой продукции: открытые штабельные, штабельнотраншейные, штабельно-эстакадные и штабельные эстакадно-траншейные склады.

21

Штабельные склады представляют собой площадку, на которую укладывают сыпучий материал в виде штабеля с помощью подвижного штабелеукладчика, а разгружают экскаваторами, автопогрузчиками и другими подъемными механизмами.

Штабельно-траншейные склады оборудуют траншеями для отгрузки, штабельно-эстакадные - эстакадами (галереями) для подачи материала на хранение ленточными конвейерами.

Отгрузку нерудных строительных материалов производят на железнодорожный, автомобильный и водный транспорт.

Предприятия нерудных строительных материалов, производящие заполнители для бетона, представляют собой производственный комплекс, включающий добычу сырья в карьере и его переработку на заводе.

Технологические схемы заводов по производству заполнителей для бетона определяются поступающей на переработку исходной горной массой, номенклатурой и качеством готовой продукции, типом применяемого оборудования с учётом комплексности использования сырья, экономии сырьевых, материальных и топливно-энергетических ресурсов.

2.2. Производство песка

Песок добывают в карьерах. По условиям залегания месторождений песка (как и других полезных ископаемых) карьеры делятся на следующие виды:

-косогорные – расположенные на склонах возвышенностей;

-равнинные – песок залегает ниже поверхности земли, а иногда и ниже уровня грунтовых вод;

-водные – песок добывают из-под слоя воды в озёрах, руслах рек и других водоёмах.

Стадии производства песка:

-вскрышные работы;

-прокладка траншей и уступов;

-разработка карьера.

-обогащение.

На этапе вскрышных работ применяются бульдозеры, скреперы, редко - экскаваторы.

Прокладка траншей, уступов, транспортных путей. Высота уступа 6-10 метров и более. Она связана с высотой черпания экскаватора. Ширина забоя 1,2-1,3 метра и зависит от типа экскаватора (ковша).

Техника - экскаваторы, скреперы. Наиболее распространены одноковшовые экскаваторы, оборудованные прямой лопатой. Экскаваторы – драглайны отличаются тем, что их ковш совкового типа подвешен на стреле экскаватора.

22

Широкое применение находят многоковшовые экскаваторы. Их преимущества:

-непрерывность рабочего процесса;

-равномерная загрузка транспортных средств;

-большая производительность на 1 тонну сырья, меньший расход энергии.

Разработка песка ведётся строго по карте, составленной при детальной геодезической разведке. Качество и однородность песка строго контролируется.

Основной вид карьерного транспорта – автосамосвалы. В ряде случаев эффективен конвейерный транспорт.

2.3. Свойства плотных заполнителей

Свойства плотных заполнителей характеризуется следующими показателями:

-зерновой состав щебня (гравия);

-содержание зерен пластинчатой (лещадной) и игловатой формы;

-содержание дробленых зерен в щебне из гравия;

-содержание глины в комках;

-содержание пылевато-глинистых частиц;

-марка щебня (гравия) по прочности (дробимости);

-марка по истираемости;

-содержание зерен слабых пород;

-морозостойкость щебня (гравия);

-насыпная плотность щебня (гравия);

-истинная плотности горной породы и зерен щебня (гравия);

-средняя плотность и пористость горной породы и зерен щебня (гравия);

-водопоглощение горной породы и щебня (гравия);

-величина удельной эффективной активности естественных радионуклидов;

-содержание вредных компонентов и примесей.

2.3.1 Зерновой состав щебня (гравия)

Щебень и гравий выпускают в виде следующих основных фракций: от 5 до 10 мм; св. 10 до 15 мм; св. 10 до 20 мм; св. 15 до 20 мм; св. 20 до 40 мм; св. 40 до 80 (70) мм и смеси фракций от 5 до 20 мм.

По согласованию изготовителя с потребителем выпускают щебень и гравий в виде других смесей, составленных из отдельных фракций, а также фракций от 80 (70) до 120 мм, св. 120 до 150 мм.

Зерновой состав щебня (гравия) определяют путем рассева пробы на стандартном наборе сит.

23

По результатам просеивания определяют частный остаток на каждом сите аi, %, по формуле 2.3:

где mi — масса остатка на данном сите, г; т — масса пробы, г.

Определяют полные остатки на каждом сите в процентах массы пробы, равные сумме частных остатков на данном сите и всех ситах с большими размерами отверстий.

Полные остатки на контрольных ситах при рассеве щебня и гравия фракций от 5 до 10 мм, св. 10 до 15 мм, св. 10 до 20 мм, св. 15 до 20 мм, св. 20 до 40 мм, св. 40 до 80 (70) мм и смеси фракций от 5 до 20 мм должны соответствовать указанным в таблице 2.4, где d и D - наименьшие и наибольшие номинальные размеры зерен.

Таблица 2.4

Требования к зерновому составу щебня

Для щебня и гравия фракций св. 80 (70) до 120 мм и св. 120 до 150 мм, а также для смеси фракций, выпускаемых по согласованию изготовителя с потребителем, полные остатки на контрольных ситах диаметром d, D, 1,25D, должны удовлетворять указанным в таблице 2.3, а соотношение фракций в смесях устанавливают по согласованию изготовителя с потребителем в соответствии с нормативными документами на применение этих смесей для строительных работ.

2.3.2 Содержание зерен пластинчатой (лещадной) и игловатой формы

Форму зерен щебня и гравия характеризуют содержанием зерен пластинчатой (лещадной) и игловатой формы. Содержание в щебне (гравии) зерен пластинчатой (лещадной) и игловатой форм оценивают количеством зерен, толщина которых менее длины в три раза и более. Содержание зерен пластинчатой (лещадной) или игловатой формы определяют отдельно для каждой фракции щебня (гравия).

Содержание в каждой фракции щебня (гравия) зерен пластинчатой (лещадной) и игловатой форм Пгл, %, определяют по формуле 2.4:

24

где т - масса аналитической пробы, г;

m1 - масса зерен пластинчатой (лещадной) и игловатой форм, г.

Содержание зерен игловатой и лещадной формы определяют с помощью шаблона или штангенциркуля, или же рассеиванием через щелевидные сита.

Щебень в зависимости от содержания зерен пластинчатой и игловатой формы подразделяют на пять групп, которые должны соответствовать указанным в таблице 2.5.

Гравий не должен содержать зерен пластинчатой и игловатой формы более 35% по массе.

2.3.3 Содержание дробленых зерен в щебне из гравия

Щебень из гравия должен содержать дробленые зерна в количестве не менее 80% по массе. Допускается по согласованию изготовителя с потребителем выпуск щебня из гравия с содержанием дробленых зерен не менее 60%.

Содержание дробленых зерен в щебне из гравия оценивают количеством зерен, поверхность которых околота более чем наполовину. Определение производят визуальным осмотром, применяя в необходимых случаях лупу, определяют зерна, поверхность которых околота более чем на половину.

Дробленые зерна взвешивают и определяют их содержание Щ, %, с точностью до 1% по формуле 2.5:

Щ mm1 100 (2.5)

где т1 - масса дробленых зерен, г;

т - масса остатка на сите с отверстиями, равными d, г.

2.3.4 Содержание глины в комках

Содержание глины в комках в щебне (гравии) определяют путем отбора из проб каждой фракции частиц, отличающихся пластичностью. Про-

25

водят рассев пробы и затем, рассыпанные на листе зерна, увлажняют с помощью пипетки, выделяя из общей массы комки глины, отличающиеся пластичностью от зерен щебня (гравия).

Содержание комков глины в каждой пробе щебня (гравия) Пгл, %, определяют по формуле 2.6:

где т - масса аналитической пробы щебня (гравия), кг;

m1 - масса глины в комках, высушенной до постоянной массы, кг.

Содержание глины в комках не должно быть более указанного в таблице 2.6.

2.3.5 Содержание пылевато-глинистых частиц

Содержание пылевидных и глинистых частиц в щебне (гравии) определяют процеживанием через сито суспензии, полученной при промывке щебня (гравия), и вычислением разности в массе пробы до и после испытания.

Содержание в щебне (гравии) пылевидных и глинистых частиц П, % по массе, определяют с точностью до 0,1 % по формуле 2.7:

т1 - масса пробы после промывки, г.

Содержание пылевидных и глинистых частиц (размером менее 0,05 мм) в щебне и гравии в зависимости от вида горной породы и марки по дробимости должно соответствовать указанному в таблице 2.7.

26

Примечание: 1) допускается в щебне марок по дробимости 800 и выше из изверженных, метаморфических и осадочных пород увеличение на 1% содержания пылевидных частиц при следующих условиях;

2) если при геологической разведке месторождения установлено от-

сутствие в исходной горной породе глинистых и мергелистых включений и прослоев.

2.3.6 Прочность щебня (гравия)

Прочность щебня и гравия характеризуют маркой, определяемой по дробимости щебня (гравия) при сжатии (раздавливании) в цилиндре.

Дробимость щебня (гравия) определяют по степени разрушения зерен при сжатии (раздавливании) в цилиндре.

Дробимость Др, %, определяют с точностью до 1 % по формуле 2.8:

где т - масса аналитической пробы щебня (гравия), г;

m1 - масса остатка на контрольном сите после просеивания раздробленной в цилиндре пробы щебня (гравия), г.

За результат принимают среднеарифметическое значение двух параллельных испытаний.

Прочность горной породы определяют путем сжатия и доведения до разрушения образцов (кубов или цилиндров) на прессе.

27

Предел прочности при сжатии образца Rсж, МПа (кгс/см2), определяют с точностью до 1 МПа (10 кгс/см2) по формуле 2.9:

где Р - разрушающее усилие, Н (кгс);

F - площадь поперечного сечения образца, см2.

За результат принимают среднеарифметическое значение пяти параллельных испытаний.

Марки по дробимости щебня из осадочных и метаморфических пород должны соответствовать требованиям, указанным в таблице 2.8, а марки по дробимости щебня из изверженных пород - в таблице 2.9.

Таблица 2.8 Марки по дробимости щебня из осадочных и метаморфических пород

28

Допускается определять марку щебня из осадочных и метаморфических пород как в сухом, так и в насыщенном водой состоянии.

При несовпадении марок по дробимости прочность оценивают по результатам испытания в насыщенном водой состоянии.

Марки по дробимости щебня из гравия и гравия должны соответствовать требованиям, указанным в таблице 2.10.

2.3.7 Истираемость щебня

Истираемость (износ) щебня (гравия) определяют по потере массы зерен при испытании пробы в полочном барабане с шарами. Истираемость определяют для щебня, используемого в дорожном строительстве.

Истираемость щебня И, %, определяют по формуле 2.10:

где т - масса пробы щебня (гравия), г;

m1 - суммарная масса остатков на сите с отверстиями диаметром 5 мм и контрольном сите, г.

За результат испытания принимают среднеарифметическое значение двух параллельных испытаний.

Марки по истираемости щебня и гравия должны соответствовать требованиям, указанным в таблице 2.11.

29

2.3.8 Содержание зерен слабых пород

Содержание в щебне (гравии) зерен слабых пород определяют путем их выделения по характерным признакам.

При выделении зерен слабых пород руководствуются следующими отличительными признаками: зерна слабых пород легко разламываются руками и разрушаются легкими ударами молотка. При царапании иглой по поверхности зерна остается след (на поверхности зерен изверженных и метаморфических пород оставляет след стальная игла, на поверхности зерен осадочных карбонатных пород — алюминиевая).

Кроме того, слабые зерна карбонатных пород обычно имеют окатанную форму.

В целях уточнения содержания зерен слабых пород в щебне допускается использование механического индикатора прочности камня типа Т-3.

Содержание зерен слабых пород в щебне и гравии в зависимости от вида горной породы и марки по дробимости не должно быть более указанного в таблице 2.12.

2.3.9 Морозостойкость щебня и гравия

Морозостойкость щебня и гравия характеризуют числом циклов замораживания и оттаивания, при котором потери в процентах по массе щебня и гравия не превышают установленных значений.

Допускается оценивать морозостойкость щебня и гравия по числу циклов насыщения в растворе сернокислого натрия и высушивания. При несовпадении марок морозостойкость оценивают по результатам испытания замораживанием и оттаиванием.

Щебень и гравий по морозостойкости подразделяют на следующие марки: F15; F25; F50; F100; F150; F200; F300; F400.

30