7.7. Определение зависимости насыпной плотности песка от его влажности

Основные предпосылки

В производственных условиях песок обычно увлажнен. Его влажность может изменяться в довольно широких пределах – от 0 до 7-10%, что связано с атмосферными осадками и другими причинами. В свою очередь, влажность оказывает значительное влияние на насыпную плотность, которую необходимо знать для расчета составов бетона и строительного раствора, а также при приемке поставляемого песка.

Сущность испытания заключается в определении насыпной плотности песка при различной влажности. Для этого используется стандартная методика «Определение насыпной плотности песка в партии для перевода количества поставляемого песка из весовых единиц в объемные».

Основная аппаратура

Мерный цилиндрический сосуд емкостью 10 дм³ (диаметром 234 мм)⁴, весы лабораторные технические, торговые чашечные или почтовые циферблатные.

Проведение испытания

Предварительно приготовляют навеску сухого песка

кг,

где V – емкость мерного сосуда, дм³;

- насыпная плотность сухого песка, определенная заранее по п. 7.6, кг/дм³.

Песок доводят до требуемого значения влажности, дозируя воду в процентах от массы песка, и перемешивают с водой в течение 5 мин. Увлажненный песок насыпают совком в мерный сосуд с высоты 10 см. В остальном придерживаются методики, изложенной в п. 7.6.

Испытания проводят при значениях влажности 1, 2, 3, 5, 7 и 10%. Величину насыпной плотности для каждого значения влажности песка записывают в журнал. По полученным результатам строят график , который используют далее в лабораторных работах по испытанию и подбору составов бетонов и строительного раствора, выполняемых на данном песке.

В заключение по лабораторной работе следует отразить характер зависимости .

8. Испытание плотного крупного заполнителя

8.1. Основные сведения к лабораторной работе

В качестве крупного заполнителя для тяжелого бетона используется главным образом щебень из плотных горных пород г/см³. Применение гравия в ряде случаев ограничивается ГОСТ по требованиям к прочности.

Пригодность крупного заполнителя для производства бетона оценивается путем сопоставления значений показателей основных свойств с требованиями ГОСТ 8269.0-97*, ГОСТ 8269.1-97, ГОСТ 8267-93* и ГОСТ 8736-93*. К таким свойствам относятся зерновой состав, прочность, морозостойкость, износостойкость, форма зерен, содержание зерен слабых пород, чистота, включая содержание органических примесей. Кроме того, для расчета состава бетонов необходимо знать плотность, пустотность, водопоглощение и влажность крупного заполнителя.

В отличие от песка, крупный заполнитель для бетона должен применяться в виде фракций. Их количество и стандартные размеры в зависимости от наибольшей крупности смеси фракций приведены в табл. 8.1.

Зерновой состав щебня и гравия характеризуется числом применяемых фракций и их содержанием в смеси, а зерновой состав каждой фракции в отдельности – наибольшей D и наименьшей d крупностью зерен (номинальными размерами в мм) и значениями полных остатков на контрольных ситах.

Наибольшая крупность заполнителя, представляющего смесь фракций, определяется по наибольшей крупности самой крупной фракции в нем и для бетона различных конструкций должна отвечать требованиям, установленным стандартами и строительными нормами или обозначенным в рабочих чертежах этих конструкций.

Таблица 8.1

Разделение крупного заполнителя на фракции

Наибольшая крупность заполнителя, мм	Количество фракций	Стандартные значения размеров фракций, мм
10 20 40 70 120	1 2 3 4 5	от 5 до 10 или от 3 до 10 от 5 (3) до 10 и св. 10 до 20 от 5 (3) до 10; св. 10 до 20 и св. 20 до 40 от 5 (3) до 10; св. 10 до 20; св. 20 до 40 и св. 40 до 70 от 5 (3) до 10; св. 10 до 20; св. 20 до 40; св. 40 до 70 и св. 70 до 120

Содержание отдельных фракций в крупном заполнителе должно соответствовать значениям, указанным в табл. 8.2, и обеспечивать достижение максимальной плотности смеси.

Таблица 8.2

Требования к зерновому составу смеси фракций заполнителя

D, мм	Содержание фракций в крупном заполнителе, %, с размерами зерен, мм
	от 5 до 10	св. 10 до 20	св. 20 до 40	св. 40 до 70	св. 70 до 120
20 40 70 120	25-40 15-25 10-20 5-10	60-75 20-35 15-25 10-20	- 40-65 20-35 15-25	- - 35-55 20-30	- - - 30-40

Зерновой состав каждой отдельной фракции, в свою очередь, должен соответствовать требованиям, указанным в табл. 8.3.

Таблица 8.3

Требования к зерновому составу фракции заполнителя

Размеры отверстий контрольных сит, соответствующие значениям крупности фракций, мм	d	0,5(d + D)	D	1,25D
Полные остатки на контрольных ситах , % по массе	от 90 до 100	от 30 до 80	до 10	до 0,5

В щебне самых мелких фракций (5-10 мм или 3-10 мм) полный остаток на контрольных ситах с размерами отверстий соответственно 2,5 мм или 1,25 мм должен быть в пределах от 95 до 100%.

Прочность щебня характеризуется марками, числовое значение которых соответствует пределу прочности исходной горной породы при сжатии в насыщенном водой состоянии, выраженному в кгс/см² и определенному при испытании образцов правильной формы, выпиленных или высверленных из этой горной породы. Марка щебня по прочности исходной горной породы определяется по его дробимости, которая устанавливается путем испытания щебня на сжатие (раздавливание) в стальном цилиндре. При этом каждой марке соответствуют пределы значений дробимости щебня, характеризуемые потерей массы в процентах в результате отсева отколовшихся частиц. Зная дробимость (потерю массы) щебня, можно по таблице 8.4 и 8.5 определить его марку по прочности.

Таблица 8.4

Требования к маркам щебня по прочности

для изверженных горных пород

Марка щебня по прочности	Потеря массы при испытании щебня, %
	из интрузивных пород	из эффузивных пород
1400 1200 1000 800 600	До 12 Св. 12 до 16 Св. 16 до 20 Св. 20 до 25 Св. 25 до 34	До 9 Св. 9 до 11 Св. 11 до 13 Св. 13 до 15 Св. 15 до 20

Таблица 8.5

Требования к маркам щебня по прочности для осадочных и метаморфических горных пород

Марка щебня по прочности	Потеря массы при испытании щебня, %
	в сухом состоянии	в насыщенном водой состоянии
1200 1000 800 600 400 300 200	До 11 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 Св. 11 до 13 Св. 13 до 15 Св. 15 до 20 Св. 20 до 28 Св. 28 до 38 Св. 38 до 54

Марка щебня из естественного камня должна быть выше средней прочности бетона (марки) не менее чем в полтора раза – для бетона классов ниже В22,5 (М300), в два раза – для бетона классов В22,5 (М300) и выше. Кроме того, для всех видов тяжелого бетона сборных и монолитных конструкций, изделий и деталей должен использоваться щебень из изверженных пород марок не ниже 800, из метаморфических пород марок не ниже 600, а из осадочных пород марок не ниже 300.

Бетоны дорожных и аэродромных покрытий, а также износостойкие бетоны гидротехнических конструкций должны обладать высокой сопротивляемостью истиранию. Поэтому для щебня и гравия, применяемых в этих бетонах, кроме марок по прочности установлены марки по износу, определяемые по потере массы при испытании в полочном барабане (табл. 8.6).

Таблица 8.6

Требования к маркам по износу крупного заполнителя для бетонов различного назначения

Назначение бетона	Марка по износу для заполнителей, не ниже
	из изверженных пород	из осадочных пород	из гравия и щебня, из гравия
Однослойные покрытия и верхний слой двухслойных покрытий Нижний слой двухслойных покрытий Основания усовершенствованных капитальных покрытий Гидротехнический износостойкий бетон	И-I И-III И-III И-I	И-II И-III И-IV И-II	И-II И-III И-II И-II

Примечание. Для дорожного бетона однослойных и верхнего слоя двухслойных покрытий при соответствующем технико-экономическом обосновании допускается применение щебня из изверженных горных пород с маркой по износу И-II.

Зная величину потери массы заполнителя при испытании в полочном барабане, можно по табл. 8.7 установить его марку по износу.

Таблица 8.7

Требования к маркам крупного заполнителя по износу

Марка щебня по износу	Потеря массы при испытании щебня, %
И-I И-II И-III И-IV	До 25 Св. 25 до 35 Св. 35 до 45 Св. 45 до 60

В данной лабораторной работе оцениваются следующие свойства щебня и их показатели:

зерновой состав (оценивается для каждой фракции крупностью, полными остатками на контрольных ситах, а для смеси фракций – их содержанием и плотностью смеси);

прочность (характеризуется маркой по прочности исходной горной породы);

износостойкость (определяется маркой по износу в полочном барабане);

насыпная плотность смеси фракций;

пустотность смеси фракций.