Мета роботи: освоїти методики визначення якості дрібного заповнювача для бетонів
4.1 Короткі теоретичні відомості
Заповнювачі для бетонів – природні або штучні матеріали певного зернового складу, які в раціонально складеній суміші з в'яжучою речовиною і водою утворюють бетон. Заповнювачі складають 80 % об'єму, їхня вартість досягає 30-50 % вартості бетонних і залізобетонних конструкцій. Тому вивчення заповнювачів, їхній правильний вибір, раціональне виробництво і застосування мають велике значення.
Заповнювачі дозволяють різко скоротити витрату цементу або інших в'яжучих, що є найбільше дорогою і дефіцитною складовою частиною бетону. Цементний камінь при твердінні зазнає об'ємних деформацій, через що виникають внутрішні напруження і тріщини. Усадка його досягає 0,02 мм/м. Заповнювач створює в бетоні жорсткий скелет, сприймає усадочні напруження і зменшує усадку звичайного бетону приблизно в 10 разів порівняно з усадкою
цементного каменю.
Жорсткий скелет із високоміцного заповнювача збільшує міцність і модуль пружності бетону (тобто зменшує деформації конструкцій під навантаженням), зменшує повзучість (тобто пластичні необоротні деформації бетону при тривалій дії навантаження). Легкі пористі заповнювачі зменшують густину бетону і його теплопровідність. Спеціальні особливо важкі і гідратні заповнювачі надають бетону надійний захист від проникаючої радіації (наприклад, на атомних електростанціях, для влаштування сховищ радіаційних відходів). Цей неповний перелік визначає призначення заповнювачів, що є дуже важливою складовою частиною бетонів, впливає на їх властивості і техніко-економічну ефективність.
Основними ознаками стандартизованої класифікації різноманітних заповнювачів для бетону (ГОСТ 25137) є: походження, крупність зерен, характер форми зерен, густина (табл. 4.1).
Таблиця 4.1
Класифікація заповнювачів для бетонів
Дрібний заповнювач для виготовлення бетону називають піском. Пісок для будівельних робіт повинен відповідати вимогам ДСТУ 8736-93. «Методи випробувань» (відповідно ГОСТ 8735-88). Піски – це уламкові осадові гірські породи або штучні продукти подрібнення гірських порід з розмірами зерен 0,16 - 5 мм. Найчастіше для одержання звичайних важких бетонів використовують кварцові піски. Щоб забезпечити кращу адгезію з в’яжучою речовиною перевагу віддають піскам з гострими окрайцями, тобто піски гірські, ярові. Для пісків, які використовують для звичайного бетону, існують такі вимоги:
- вміст зерен, які проходять крізь сито 0,16 мм, повинен складати менше
10 % (за масою);
- вміст глинистих і мулистих домішок не повинен перевищувати 3 % за
масою;
- вміст органічних домішок теж обмежується і контролюється за кольором забарвлення розчину NaOH, в якому замочують пісок.
Зерновий склад піску є важливим показником, який впливає на щільність структури бетону і на його властивості.
4.2 Обладнання
Набір сит, ємність з піском, ваги, металевий конус
4.3 Хід виконання роботи
4.3.1 Визначення зернового (гранулометричного) складу й модуля крупності піску.
Для визначення зернового складу використовують стандартний набір сит за ГОСТ 6613-83 з номерами № 10; 5; 2,5 1,25; 0,63; 0,315; 0,16. Сита розташовують на піддон у порядку знизу до верху від меншого до більшого. Відібрану середню пробу піску вагою 1000 г просіюють через набір сит. Просіювання можна вважати закінченим, якщо при інтенсивному струшуванні кожного сита над аркушем паперу практично не спостерігається падіння зерен піску. Залишки піску на кожному ситі, які мають назву часткових залишків (аі), зважують і визначають їх масу з точністю 0,1 % за формулою
(4.1)
де mi – залишок на ситі, г; m – маса проби, г; i – порядковий номер сита.
Потім визначають повні залишки (Аі) на кожному ситі, які є сумою часткового залишку даного сита і всіх часткових залишків верхніх над ним, за формулою:
(4.2)
де а2,5, а1,25, ... аі – часткові залишки на ситах, %.
Результати випробування заносять до табл. 4.2.
Таблиця 4.2
Зерновий склад піску
Основним показником крупності піску є модуль крупності, який розраховують за формулою:
(4.3)
де A 2,5 , ..., A 0,14 – повні залишки на ситах, %.
За ДСТУ 10268 «Бетон важкий. Технічні вимоги до заповнювачів» модуль крупності піску повинен знаходитися в межах 1,5-3,25, причому для бетонів із межею міцності 20 МПа і вище модуль крупності піску має бути не менше 2, а для бетонів із межею міцності 35 МПа і вище - не менше 2,5.
У табл. 4.3 наведені групи піску за крупністю зерен.
Таблиця 4.3
Групи піску за крупністю зерен
Для оцінки зернового складу піску за результатами просіювання будують криву, яку порівнюють з граничними кривими графіка зернового складу дрібного заповнювача у відповідності до будівельних норм ВСН 171-70 (рис. 4.1).
Рисунок 4.1. Графік зернового складу піску:
// – область припустимих значень;
I – область дрібних пісків;
II – область крупних пісків.
Після нанесення лінії за отриманими даними на графіку, роблять висновок про крупність піску.
4.3.2 Визначення вмісту органічних домішок
Вміст органічних домішок визначають колориметричною пробою. Аналізують пісок природної вологості. Циліндр об’ємом 250 мл наповнюють піском до риски 130 мл і заливають 3 %-ним розчином їдкого натру (NaOH) до позначки 200 мл. Після енергійного перемішування пробу залишають у спокої на 24 години. Потім порівнюють колір рідини над піском з кольором еталону. Результати визначення записують за такою формою:
Реактив _____________________________________________________________
Колір рідини над піском _______________________________________________
Колір еталону________________________________________________________ Результат порівняння з еталоном________________________________________
4.3.3. Визначення вмісту пилуватих, глинистих і мулистих часток у піску Ступінь забруднення піску вказаними домішками визначають методом відмулення або методом мокрого просіювання.
4.3.3.1 Метод відмулення
Вміст пилуватих і глинистих часток визначають за зменшенням маси піску після відмулення часток крупністю до 0,05 мм. Для цього частину піску висушують до постійної маси і просіюють через сито з отворами розміром 5 мм. Пробу вагою 1000 г висипають у посуд об'ємом 2-2,5 л; заливають водою так, щоб висота стовбура води над піском була 20 см, і енергійно перемішують.
Мутну воду зливають. Промивку піску повторюють, доки вода не стане прозорою. Пісок висушують до постійної маси. Розраховують вміст у піску пилуватих, глинистих й мулистих домішок з точністю до 0,1 % за формулою:
(4.4)
де Omм – вміст у піску відмулених часток, %; m1 - проба піску, г; m2 – маса чистого сухого піску, г.
4.3.3.2. Метод мокрого просіювання
Вміст пилуватих і глинистих часток визначають мокрим просіюванням піску і визначенням різниці за масою до і після випробування. Випробування проводять за ГОСТ 8269-87, використовуючи наважку піску масою 1000 г і сито № 0315.
4.3.4. Визначення вологості піску
Проба вологого піску: m1 = 1000 г.
Маса сухого піску: m =
Наважку масою 1000 г піску насипають на противень і зважують, потім висушують до постійної маси й знову зважують. Вологість визначають порівнянням маси піску природної вологості і після висушування за формулою
(4.5)
де mвл – маса вологого піску, г; mсух – маса сухого піску, г.
4.5. Визначення насипної густини піску.
За методикою пісок насипають у металевий циліндр (ємкістю 1л), який попередньо зважують. Циліндр заповнюють матеріалом, використовуючи стандартний конус (рис. 4.2) з надлишком, який зрізають лінійкою і повторно зважують.
Рисунок 4.2. Стандартний конус
Насипну густину піску визначають за формулою:
(4.6)
де m1 - маса циліндра, г; m2 - маса циліндра з матеріалом, г; V - об'єм циліндра, см3.
4.4 Контрольні запитання
4.4.1 Наведіть вимоги до заповнювачів для бетонів?
4.4.2 Як визначити зерновий склад піску?
4.4.3 Наведіть методику визначення вмісту органічних домішок у піску.
Лабораторна робота №5
Оцінка якості крупного заповнювача бетонів