Мета роботи: освоїти методики визначення якості крупного заповнювача для бетонів
5.1 Короткі теоретичні відомості
Крупний заповнювач має зерна від 5 до 70 мм. Зерна гравію мають окату форму і гладку поверхню. Зерна щебню кутовасті, але, бажано, щоб за формою зерна наближалися до кубу. Поверхня зерен щебню більш шорстка, ніж у гравію. Це сприяє кращому зчепленню їх з цементним каменем. Тому для бетонів високої міцності (марки 400 і більше) повинен застосовуватися щебінь.
Якість крупного заповнювача визначається властивостями вихідної породи (її міцністю і морозостійкістю), зерновим складом заповнювача і вмістом шкідливих домішок.
Міцність вихідної породи при стисканні у насиченому водою стані повинна бути не менше, ніж в 1,5-2 рази більше марки бетону, при цьому міцність вивержених порід повинна бути у всіх випадках не нижче 800 кгс/см 2
(80 МПа), метаморфічних - 600 кгс/см 2 (60 МПа), осадових карбонатних порід - 300 кгс/см2 (30 МПа).
5.2 Обладнання
Набір сит з круглими отворами діаметром 5; 10; 20; 40; 70 мм, ваги
5.3 Хід виконання роботи
5.3.1 Визначення зернового складу
Для визначення зернового складу крупного заповнювача використовують стандартний набір сит з круглими отворами діаметром 5; 10; 20; 40; 70 мм. Масу проби заповнювача беруть залежно від розміру зерен щебеню (гравію). При величині зерен до 10, 20, 40, 70 мм і більше маса проби відповідно складає 5, 10, 20, 30 і 50 кг. Після просіювання залишки на кожному ситі зважують, визначаючи тим самим часткові залишки (аі) у грамах, а потім у відсотках від маси проби. Після цього визначають повні залишки (Аі) на кожному ситі за формулами, які застосовувались при просіюванні дрібного заповнювача.
Дані визначення зернового складу крупного заповнювача заносять до
табл. 5.1.
Таблиця 5.1
Ситовий аналіз щебню
За даними ситового аналізу криву просіювання наносять на стандартний графік у відповідності до СН 2706-80 (рис. 5.1) .
Рисунок 5.1 Графік зернового складу щебеню (гравію):
// – область припустимих значень;
I – область дрібного щебеню (гравію);
II – область крупного щебеню (гравію).
На осі абсцис графіка відкладають номери сит, що відповідають розмірам отворів сит у міліметрах, на осі ординат – величини повних залишків у відсотках.
Якість зернового складу щебеню (гравію) оцінюють за значеннями повних залишків у % на ситах з контрольними отворами Dmin, 0,5(Dmax + Dmin),1,25Dmax. Найбільша Dmax і найменша Dmin крупність щебеню (гравію) характеризується розмірами отворів сит, повні залишки на яких складають відповідно 95 (D min ) і 5 (Dmax) %. На підставі отриманих результатів роблять висновок про крупність крупного заповнювача.
5.3.2. Визначення насипної густини щебеню (гравію)
Середню насипну густину (ρон) визначають зважуванням встановленого об'єму висушеного до постійної маси щебеню (гравію) в мірному циліндрі. Для розрахунків (ρон) використовують формулу:
(5.1)
де m1 – вага циліндру із заповнювачем, кг; m2 – вага циліндру, кг; V – об’єм циліндру, м3.
5.3.3. Визначення істинної густини гранітного крупного заповнювача.
Для визначення істинної густини польовим методом зважують 100 г гранітного щебеню. У мірний стакан наливають воду до визначеної відмітки і висипають щебінь. За законом Архімеда, стовбур води підійметься і позначка на мірному стакані покаже об’єм, на який збільшився об’єм води. Різницю показників об’ємів до і після занурення щебеню можна прирівняти до об’єму щебеню.
Пористість граніту дуже мала (складає менше 1%), тому нею можна нехтувати і отриманий результат зарахувати як істинну густину гранітного щебеня. Розрахунки ведуть за формулою:
(5.2)
де m – маса граніту в абсолютно щільному стані (без пор), г; V - об’єм, см3.
5.3.4. Визначення пустотності крупного заповнювача
Міжзерновою пустотністю заповнювача називають виражене у відсотках відношення об'єму міжзернових пустот до всього об'єму, який займає заповнювач у пухкому стані при вільному засипанні (без ущільнення). Пустотність – дуже важлива характеристика заповнювача. У щільному конструкційному бетоні всі пустоти повинні бути заповнені цементним тістом. Тому чим менша пустотність заповнювача, тим менша витрата цементу при приготуванні бетону. У крупнопористому бетоні, навпаки, бажана підвищена пустотність заповнювача.
Пустотність залежить від форми зерен заповнювача і зернового (гранулометричного) складу. Пустотність визначають за формулою
(5.3)
5.3.5. Визначення вмісту в щебені пластинчастих і голчастих часточок
У чинних стандартах прийнято оцінювати форму зерен заповнювачів співвідношенням їхніх розмірів. Так, за ГОСТ 8269 визначають вміст у пробі щебеню або гравію пластинчастих (лещадних) і голчастих зерен, товщина або ширина яких менше довжини в 3 рази і більше. Вперше вплив форми і розмірів зерен заповнювача на щільність бетону показав Б. Миколаєв у роботі «Склад розчинів і бетонів залежно від розмірів і форми зерен матеріалів» у 1914 р. У табл. 5.2 наведені результати розрахунків пустотності для різноманітних правильних багатогранників і проток (за Б. Миколаєвим).
Таблиця 5.2
Пустотність сипкого матеріалу залежно від форми зерен
Він показав, що найменш щільна укладка зерен буде, якщо укласти заповнювач рядами так, щоб лінії, які з'єднують їхні центри, утворили куби (рис. 5.1 а), а найбільш щільна відповідає такому взаємному розташуванню, коли лінії, що з'єднують їхні центри, утворять тетраедри (рис. 5.1б).
При виконанні експерименту достатньо розглянути найбільшу фракцію щебеню, отриману попереднім просіюванням.
Результати досліду записують у такій формі:
1. Назва матеріалу ________________________________________
2. Маса проби m, г________________________________________
3. Маса зерен пластинчастої і голчастої форми m1 , г____________
4. Формула визначення вмісту зерен пластинчастої та голчастої форми:
(5.4)
5. Вміст пластинчастих і голчастих зерен, %: __________________
У висновку порівнюють отримані показники якості піску і щебеню з вимогами стандартів і дають рекомендації щодо їх використання.
Рисунок 5.1 Варіанти укладки заповнювача (у проекціях):
а) найменша щільність; б) найбільша щільність.
5.4 Контрольні запитання
5.4.1 Наведіть вимоги до заповнювачів для бетонів?
5.4.2 Як визначити зерновий склад щебню?
5.4.3 Наведіть методику визначення пластинчастих і голчастих зерен у щебені.
Лабораторна робота №6
Проектування складу цементного газобетону