Строительные материалы.Лабораторная работа №2
.pdfМИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«КУЗБАССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ¯
Кафедра строительного производства и экспертизы недвижимости
ОПРЕДЕЛЕНИЕ СВОЙСТВ КРУПНОГО ЗАПОЛНИТЕЛЯ ДЛЯ ТЯЖЕЛОГО БЕТОНА
Методические указания к лабораторной работе по дисциплине «Технология конструкционных материалов¯
для студентов специальностей 270102 «Промышленное и гражданское строительство¯,
270115 «Экспертиза и управление недвижимости¯ всех форм обучения
Составители Ю. В. Покатилов
А. В. Исаенко
Утверждены на заседании кафедры Протокол № 4 от 01.11.2010 Рекомендованы к печати учебно-методической комиссией специальности 270102 Протокол № 10 от 02.11.2010
Электронная копия хранится в библиотеке ГУ КузГТУ
Кемерово 2010
1
1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ
Изучение методов испытания щебня (гравия) как крупного заполнителя для тяжелого бетона, практическое определение качественных характеристик в соответствии с требования ГОСТ 8269.0–97 «Щебень и гравий из плотных пород и отходов промышленного производства для строительных работ. Методы физико-механических испытаний¯, ГОСТ 8267–93 «Щебень и гравий из плотных горных пород для строительных работ. Технические условия¯ и ГОСТ 26633 – 91 «Бетоны тяжелые и мелкозернистые. Технические условия¯. Время выполнения работы 2 часа.
2.ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
Вкачестве крупного заполнителя для тяжелого бетона применяют гравий или щебень из горных пород.
Гравий из горных пород – неорганический зернистый сыпучий материал с зернами свыше 5 мм, получаемый рассевом природных гравийно-песчаных смесей.
Зерно гравия имеет окатанную форму и гладкую поверхность. Щебень из горных пород – неорганический зернистый и сыпучий материал с зернами свыше 5 мм, получаемый дроблением горных пород, гравия, валунов, попутно добываемых вскрышных и вмещающих пород или некондиционных отходов горных предприятий по переработке руд (черных, цветных и редких металлов металлургической промышленности) и неметаллических ископаемых других отраслей промышленности и последующим
рассевом на фракции.
При приготовлении бетонной смеси крупный заполнитель следует применять в виде раздельно дозируемых фракций.
2.1.Определение пригодности щебня (гравия) для использования
вкачестве крупного заполнителя для тяжелого бетона
При определения пригодности щебня (гравия) для использования в качестве крупного заполнителя в тяжелом бетоне в соот-
2
ветствии с ГОСТ 8269.0–93, необходимо производить следующие испытания.
Определение зернового состава щебня (гравия) путем рассева пробы на стандартном наборе сит.
В тяжелого бетона содержание отдельных фракций в щебне (гравии) должно соответствовать указанному в табл.1. и табл. 2.
Таблица 1
Нормативный гранулометрический состав крупного заполнителя для тяжелого бетона (ГОСТ 26633–91)
Наибольшая |
Содержание фракции в крупном заполнителе, % |
||||
крупность |
от 5 до |
св. 10 до |
св. 20 до |
св. 40 до |
св. 70 до |
заполнителя, мм |
10 мм |
20 мм |
40 мм |
70 мм |
120 мм |
10 |
100 |
– |
– |
– |
– |
20 |
25–40 |
60–75 |
– |
– |
– |
40 |
15–25 |
20–35 |
40–65 |
– |
– |
70 |
10–20 |
15–25 |
20–35 |
35–55 |
– |
120 |
5–10 |
10–20 |
15–25 |
20–30 |
30–40 |
Таблица 2
Нормативный гранулометрический состав крупного заполнителя для тяжелого бетона (ГОСТ 8267–93)
Диаметр отверстий |
d |
0,5(d + D) |
D |
1,25D |
|
контрольных сит, мм |
|||||
|
|
|
|
||
Полные остатки на си- |
от 90 до 100 |
от 30 до 60 |
до 10 |
до 0,5 |
|
тах, % по массе |
|
|
|
|
Примечания: d – наименьший размер частиц; D – наибольший размер частиц.
Определение прочности. Прочность щебня (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.
Марки щебня (гравия) по дробимости в цилиндре должны соответствовать указанным в табл. 3.
3
Таблица 3
Марки щебня (гравия) по дробимости
Вид |
|
Марка по |
Потеря массы при испытании, % |
||
|
|
в насыщенном |
|||
заполнителя |
дробимости |
в сухом состоянии |
|||
водой состоянии |
|||||
|
|
|
|
||
|
|
1200 |
до 11 включительно |
до 11 включительно |
|
Щебень |
из |
1000 |
свыше 11 до 13 |
свыше 11 до 13 |
|
800 |
свыше 13 до 15 |
свыше 13 до 15 |
|||
осадочных |
и |
||||
600 |
свыше 15 до 19 |
свыше 15 до 20 |
|||
метаморфи- |
|
||||
|
400 |
свыше 19 до 24 |
свыше 20 до 28 |
||
ческих пород |
|||||
300 |
свыше 24 до 28 |
свыше 28 до 38 |
|||
|
|
||||
|
|
200 |
свыше 28 до 35 |
свыше 38 до 54 |
|
Щебень |
из |
1400 |
до 12 включительно |
– |
|
1200 |
свыше 12 до 16 |
– |
|||
изверженных |
|||||
1000 |
свыше 16 до 20 |
– |
|||
интрузивных |
|||||
800 |
свыше 20 до 25 |
– |
|||
пород |
|
||||
|
600 |
свыше 25 до 34 |
– |
||
|
|
||||
Щебень |
из |
1400 |
до 9 включительно |
– |
|
1200 |
свыше 9 до 11 |
– |
|||
изверженных |
|||||
1000 |
свыше 11 до 13 |
– |
|||
эффузивных |
|||||
800 |
свыше 13 до 15 |
– |
|||
пород |
|
||||
|
600 |
свыше 15 до 20 |
– |
||
|
|
||||
Щебень |
из |
1000 |
до 10 включительно |
– |
|
800 |
свыше 10 до 14 |
– |
|||
гравия |
|
600 |
свыше 14 до 18 |
– |
|
|
|
400 |
свыше 18 до 26 |
– |
|
|
|
1000 |
до 8 включительно |
– |
|
Гравий |
|
800 |
свыше 8 до 12 |
– |
|
|
600 |
свыше 12 до 16 |
– |
||
|
|
||||
|
|
400 |
свыше 16 до 24 |
– |
|
Определение средней плотности (определяют путем измерения массы единицы объема кусков породы или зерен щебня (гравия) с использованием весов для гидростатического взвешивания) и пористости (определяют расчетным путем на основании предварительно установленных значений истинной и средней плотности) горной породы и зерен щебня (гравия).
Крупные заполнители для тяжелого бетонов должны иметь среднюю плотность от 2000 до 2800 кг/м3.
4
Определение содержания дробленых зерен в щебне из гравия – оценивают количеством зерен, поверхность которых околота более чем наполовину.
Щебень из гравия должен содержать дробленые зерна в количестве не менее 80 % по массе.
Для определения содержания пылевидных и глинистых частиц установлены следующие методы.
Наиболее распространенным является метод отмучивания, при котором содержание пылевидных и глинистых частиц в щебне (гравии) определяют по изменению массы пробы после отмучивания пылевидных и глинистых частиц (размер частиц менее 0,05 мм).
Пипеточный метод – содержание пылевидных и глинистых частиц определяется путем выпаривания отобранной пипеткой пробы суспензии, полученной при промывке щебня (гравия), и взвешивания остатка.
Метод мокрого просеивания – 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.
Ускоренный фотоэлектрический метод – основан на сравнении степени прозрачности чистой воды и суспензии, полученной при промывке щебня (гравия).
Определение содержания глинистых частиц в щебне (гравии) по расходу красителя (факультативный метод) – основан на определении расхода красителя, адсорбирующегося на поверхности глинистых частиц в суспензии, полученной от промывки щебня (гравия). Расход красителя при этом является косвенным показателем содержания глинистых частиц.
Содержание пылевидных и глинистых частиц в щебне (гравии) в зависимости от вида горной породы и марки по дробимости не должно превышать 1–3 %.
Определение содержания глины в комках в щебне (гравии) определяют путем отбора из проб каждой фракции частиц, отличающихся пластичностью.
Содержание глины в комках в щебне (гравии) в зависимости от вида горной породы и марки по дробимости не должно превышать 0,25–0,5 %.
Определение содержания зерен пластинчатой (лещадной) и
5
игловатой форм осуществляется при помощи двух методов. Метод визуальной разборки при котором содержание в
щебне (гравии) зерен пластинчатой (лещадной) и игловатой форм оценивают количеством зерен, толщина которых менее длины в три раза и более.
Определение на щелевидных ситах – метод основан на просеивании щебня (гравия) через щелевидные сита.
В зависимости от содержания зерен пластинчатой (лещадной) и игловатой формы щебень подразделяют на пять групп. Первая содержание до 10 % включительно; вторая – свыше 10 до 15 %; третья – свыше 15 до 25 % и четвертая свыше 25 до 35 % и пятая 35–50 %.
Гравий не должен содержать зерен пластинчатой и игловатой формы более 35 % по массе.
Содержание зерен слабых пород в щебне (гравии) и слабых разностей в горной породе определяют путем их выделения по характерным признакам: 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). Слабые зерна карбонатных пород обычно имеют окатанную форму. В целях уточнения содержания зерен слабых пород в щебне используется механический индикатора прочности камня.
Содержание зерен слабых пород в щебне из природного камня в зависимости от вида горной породы, марки по дробимости и класса бетона не должно превышать 5–15 % по массе.
Содержание слабых пород в гравии и щебне из гравия не должно превышать 10 % по массе для бетонов всех классов.
Определение истираемости (износа) щебня (гравия) по потере массы зерен при испытании пробы в полочном барабане с металлическим шарами.
Марки щебня (гравия) по истираемости должны соответствовать требованиям, указанным в табл. 4.
6
|
|
Таблица 4 |
|
Марки щебня (гравия) по истираемости |
|||
|
|
|
|
Марки по истираемости |
Потеря массы при истирании, % |
||
щебня (гравия) |
щебня |
гравия |
|
И1 |
до 25 включительно |
до 20 включительно |
|
И2 |
свыше 25 до 35 |
свыше 20 до 30 |
|
И3 |
свыше 35 до 45 |
свыше 30 до 40 |
|
И4 |
свыше 45 до 60 |
свыше 40 до 50 |
|
Определение морозостойкости допускается двумя методами. Метод замораживания – морозостойкость щебня (гравия)
определяют по потере массы пробы при попеременном замораживании и оттаивании.
Метод ускоренного определения морозостойкости – морозостойкость щебня (гравия) определяют по потере массы пробы при погружении в насыщенный раствор сульфата натрия и последующем высушивании.
Существуют следующие марки по морозостойкости F15, F25, F50, F100, F150, F200, 300 и F400.
Марка по морозостойкости крупных заполнителей должна быть не ниже нормированной марки бетона по морозостойкости.
Определение минерально-петрографического состава. Содержание минералов в щебне (гравии) определяют методами петрографической разборки и минералогического анализа. Петрографическую разборку щебня (гравия) выполняют визуальным осмотром зерен с помощью лупы, используя набор реактивов для минералогического анализа, а также другими, принятыми в петрографии методами. Зерна пробы каждой фракции разделяют по генетическим типам: изверженные интрузивные – гранит, габбро, диорит и др.; изверженные эффузивные – базальт, порфирит, диабаз и др.; метаморфические – кварцит, кристаллические сланцы и др.; осадочные – известняк, доломит, песчаник, кремень и др.
Квредным примесям относят включения следующих пород
иминералов: аморфные разновидности диоксида кремния (халцедон, опал, кремень и др.), сульфаты (гипс, ангидрит и др.), слоистые силикаты (слюды, гидрослюды, хлориты и др.), магне-
7
тит, гидроксиды железа (гетит и др.), апатит, нефелин, фосфорит, галоиды (лалит, сильвин и др.), цеолиты, асбест, графит, уголь, горючие сланцы.
Вредные примеси в заполнителях, применяемых для производства бетона могут вызывать:
–снижение прочности и долговечности бетона;
–ухудшение качества поверхности и внутреннюю коррозию
бетона;
–коррозию арматуры в бетоне.
Устойчивость структуры щебня (гравия) против всех видов распадов определяют путем выдержки щебня (гравия) в дистиллированной воде в течение 30 суток (сульфидный и железистый распады) и последующего испытания в автоклаве в среде насыщенного пара (силикатный и известковый распады), а также по мине- рально-петрографическому составу исходной горной породы и содержанию вредных компонентов и примесей, снижающих долговечность бетона и вызывающих коррозию арматуры железобетонных изделий и конструкций.
Устойчивость структуры щебня (гравия) против всех видов распадов должна быть такой, чтобы потеря массы щебня (гравия) при распаде составляла не более 3–7 %.
Щебень (гравий), предназначенный для применения в качестве заполнителя для бетонов, должны обладать стойкостью к химическому воздействию щелочей цемента.
Должна производиться радиационно-гигиеническая оценка. В зависимости от значения суммарной удельной эффективной активности естественных радионуклидов щебень (гравий) применяют: во вновь строящихся жилых и общественных зданиях; для дорожного строительства в пределах территории населенных пунктов и в дорожном строительстве вне населенных пунктов.
Вышеперечисленные требования к крупному заполнителю являются обязательными. В дополнение к ним, в зависимости от конкретных условий применения, необходимо определять следующие характеристики, методы определения которых устанавливает ГОСТ.
Определение сопротивления удару на копре ПМ. Определяют по степени разрушения зерен, оцениваемой изменением зернового состава пробы.
8
Определение наличия органических примесей (гумусовых веществ) в гравии (щебне из гравия). Определяют сравнением окраски щелочного раствора (3 %-ного раствора гидроксида натрия и 2 %-ного раствора танина в соотношении 39:1) над пробой с окраской эталона.
Истинную плотность горной породы и зерен щебня (гравия) допускается определять двумя методами.
Пикнометрический метод – истинную плотность горной породы и зерен щебня (гравия) определяют путем измерения массы единицы объема измельченного высушенного материала при помощи пикнометра.
Ускоренное определение истинной плотности – истинную плотность горной породы и зерен щебня (гравия) определяют путем измерения массы единицы объема измельченного высушенного материала с использованием прибора Ле Шателье.
Насыпную плотность щебня (гравия) определяют взвешиванием определенного объема щебня (гравия) данной фракции (или смеси фракций), высушенного до постоянной массы. В зависимости от наибольшего номинального размера щебня (гравия) применяют цилиндры в соответствии с табл. 5.
Пустотность щебня (гравия) определяют расчетным путем на основании предварительно установленных значений средней плотности зерен и насыпной плотности щебня (гравия).
Таблица 5
Объемы цилиндров, применяющихся для определения насыпной плотности щебня (гравия)
Объем мерного |
Внутренние размеры цилиндра, мм |
Фракции щебня |
|
цилиндра, л |
диаметр |
высота |
(гравия), мм |
5 |
185 |
185 |
от 5 до 10 |
10 |
234 |
234 |
св. 10 до 20 |
20 |
294 |
294 |
св. 20 до 40 |
50 |
400 |
400 |
св. 40 |
Определение водопоглощения горной породы и щебня (гравия) осуществляют путем сравнения массы образцов горной поро-
9
ды или проб щебня (гравия) в насыщенном водой состоянии и после высушивания.
Влажность щебня (гравия) определяют путем сравнения массы пробы во влажном состоянии и после высушивания.
Влажности крупного заполнителя определяют для корректировки расхода воды, при приготовлении бетона.
Определение предела прочности при сжатии горной породы. Прочность горной породы определяют путем сжатия и доведения до разрушения образцов (цилиндров диаметром и высотой 40–50 мм или кубов с ребром 40–50 мм) на прессе.
Марка щебня должна быть в 2–2,5 раза выше марки проектируемого бетона, и для изверженных пород должна быть не ниже 800, метаморфических пород – не ниже 600, осадочных пород
– не ниже 300, а для щебня из гравия – не ниже Др 16.
Марки щебня из природного камня должны быть не ниже: 300 – для бетона класса В15 и ниже; 400 – для бетона класса В20; 600 – для бетона класса В22,5;
800 – для бетона класс0в В25; В30;
1000 – для бетона класса В40;
1200 – для бетона класса В45 и выше.
Определение реакционной способности горной породы и щебня (гравия). Реакционную способность горной породы, щебня (гравия) характеризуют наличием минералов, содержащих растворимый в щелочах кремнезем.
Реакционную способность определяют следующими методами:
–минералого-петрографическим – на стадии разведки месторождения и для оценки горных пород и щебня для использования их в качестве сырья для производства заполнителей бетонов, при этом определяют наличие потенциально реакционно способных пород и минералов;
–химическими – в случае обнаружения наличия наличие потенциально реакционно способных пород и минералов для оценки количественного содержания в них растворимого в щелочах кремнезема;
–ускоренным с измерением деформаций бетонов – для определения возможности проявления щелочной коррозии бетонов в