Вывод:
1. Песок по модулю крупности относится по группе – повышенная крупность.
2. По графическому изображению выходит в область крупных песков.
3. Для соответствия его ГОСТ можно увеличить долю его мелких фракций или раздробить.
Если кривая просеивания лежит в пределах ГОСТ, бетон экономичен, имеет наименьшую пустотность, требует меньше воды и цемента.
Крупный песок требует меньше воды и цемента, что уменьшает плотность и морозостойкость бетона.
У мелкого песка повышенные водопотребность и расход цемента (пески с модулем крупности Мк=1,5-2 увеличивают расход цемента до 5 %, а с менее 1,5 – до 12 %) поэтому мелкие пески не допускается применять без укрупняющей добавки, обеспечивающей модуль крупности более 2,1.
Для строительных растворов рекомендуют пески с модулем крупности более 1,2, а для бетонов класса В15 и выше - Мк =2, для В25 и выше - Мк =2,5.
Применять пески, неудовлетворяющие по модулю крупности и кривой просеивания, допускается только при соответствующем технико-экономическом обосновании.
Песок, неудовлетворяющий ГОСТ фракционируют и поставляют на стройку в виде двух фракций, (мелкой и крупной) или в виде готовой смеси.
Крупные пески разделяют на фракции по граничному зерну 1,25 мм, а средние по граничному зерну 1,25 или 0,63 мм.
* Водопотребность песка (Вп)
- количество воды, необходимое для смачивания частиц песка и их открытых пор. Используется в расчете состава тяжелого бетона при определении водопотребности бетонной смеси.
У песка:
· Средней крупности водопотребность – 7,5 %.
· Мелкого водопотребность – 7% (расход воды увеличивается)
· Крупного водопотребность < 7% (расход воды уменьшается)
* Влажность
Песок сильно изменяет объем при изменении влажности от 0 до 25 %. Сухой песок занимает наименьший объем, а влажный – при укладке сбивается в комки и не укладывается так плотно, как сухой. Таким образом, по мере увеличения влажности объем песка увеличивается, при влажности 5-7 % песок занимает наибольший объем. При дальнейшем увеличении влажности уплотняется, и может занять объем меньше первоначального.
Изменение объема свободно – засыпанного песка в зависимости от его влажности учитывается при:
· Дозировке песка в бетонные смеси
· При приёмке песка с влажностью 4 % замеренный объем уменьшают на 10 %, при большей влажности – до 15 %.
Замерять штабеля песка следует не ранее, чем через 3 дня после выгрузки его, чтобы материал частично уплотнился.
· Его добыче или обогащении гидроспособом.
Крупный заполнитель (гравий, щебень) – зерна крупнее 5 мм.
Гравий – рыхлая смесь окатанных обломков размером от 5 (3) до 80 (70) мм.
Из-за недостаточного сцепления с цементным камнем не применяется в бетонах с пределом прочности на сжатие более 30 МПа.
Щебень – малоокатанный материал, получен дроблением горных пород на куски 3 – 70 мм (до 150 мм)
В щебне (гравии) допускается:
1. Органических примесей – не более 1 %
2. Зерен слабых и выветлевых пород в щебне из естественного камня
М: 140, 120 МПа – не более 5 %,
100, 80, 60, 40 МПа – не более 10 %;
30, 20 – не более 15 % (по массе).
К выветрелым относятся зерна заполнителя из:
· Изверженных пород с пределом прочности при сжатии в насыщенном водой состоянии менее 80 МПа.
· Метаморфических пород с пределом прочности менее 40 МПа
К слабым - из осадочных и изверженных туфогенных пород с пределом прочности на сжатие в насыщенном водой состоянии менее 20 МПа.
3. Пылевидных, илистых и глинистых частиц.
В щебне из:
· Изверженных и метаморфических пород для бетонов марки:
o Ниже 300 – не более 2 %
o Выше 300 не более 1 %
· Осадочных пород марок подробимости от 40 до 120 МПа - не более 3 и 2%, причем из карбонатных пород для бетонных марок:
o Ниже 300 – не более 3 %
o Выше 300 – не более 2 %
· Для пролетных строений мостов
· Для мостовых конструкций зоны переменного уровня воды
· Водопроводных труб
· Железобетонных шпал
· Опор контактной сети
· Опор линий связи и электроблокировки
· Опор линий электропередач
- не более 1 %.
Для бетона монолитных опор мостов и фундаментов водопроводных труб, расположенных в зоне переменного уровня воды не более 2 %.
Методы определения пылеватых илистых и глинистых частиц такие же, как у песка.
В щебне высшей категории пылевидных глинистых и илистых частиц не более:
· 0,7 % - для щебня из изверженных и метаморфических горных пород;
· 1,5 % - для щебня из осадочных пород
Содержание глины в комках менее 0,15%, а зерен активного кремнезема (опала, халцедона, вулканического стекла) в щебне (гравии) быть не должно.
4. Форма зерен щебня и их поверхность.
Значительно влияет на:
· Водопотребность бетонной смеси.
· Расход цемента
· Удобоукладываемость бетонной смеси
· Сцепление цементного камня с заполнителями
· Прочность бетона
По форме различают зерна:
· Пластинчатые (лещадные) - зерна, у которых ширина и длина превышает толщину в 3 и более раза.
· Игловатые – зерна, длина которых превышает толщину и ширину в 3 и более раза.
Щебень по форме зерен делят на группы:
| Группа | Содержание зерен щебня пластинчатой и игловатой форм, % по массе |
| Кубовидная | До 15 % включительно |
| Улучшенная | Свыше 15 % до 25 % |
| Обычная | Свыше 25 % до 35 % |
| Свыше 35 до 50 % |
Эти зерна:
1. Нарушают структуру бетона, создавая в нем пространства, неравномерно заполненные раствором, что приводит к появлению трещин и уменьшению прочности бетона.
2. Ориентируясь в бетоне в строго горизонтальном положении, они делают его свойства неодинаковыми (анизотропными) в разных направлениях, особенно по прочности.
3. Для их определения берут навеску m = 500 г и визуально выбирают пластинчатые и игловатые зерна (m1).
Затем рассчитывают их содержание по формуле:
4. Щебень по форме зерен относится к кубовидной группе.
5. По крупности зерен:
Крупный заполнитель делят на фракции: 5-10 мм, 10-20 мм, 20-40 мм, 40-70 мм, 70-120 мм.
6. Гранулометрический (зерновой) состав
- определяют просеиванием сухой пробы массой m через стандартный набор сит с размерами отверстий 70; 40; 20;10 и 5 мм.
После просеивания устанавливая на каждом сите:
а) Частные остатки
б) Полные остатки:
По найденным полным остаткам определяем:
а) Определяем Dнаиб (наибольшую крупность щебня). За Dнаиб принимается размер отверстий сита на котором полный остаток не превышает 5 % для гравия и 10 % для щебня. Dнаиб = набольшее сито на котором общий остаток не более 10% = 20 мм.
б) Dнаим (наименьшую крупность щебня). За Dнаим принимают размер отверстий первого из сит, на котором полный остаток не менее 95 -100%. Dнаим = 5 мм.
в) Полусумму 0,5(Dнаиб- Dнаим). 0,5(5+20) = 12,5 мм
г) 1,25 Dнаиб частиц размером 1,25*20 = 25мм в пробе быть не должно (0%).
Вывод: кривая зернового состава расположилась в заштрихованной области, следовательно щебень удовлетворяет по зерновому составу ГОСТ.
Мелкий щебень требует повышенного расхода цемента и воды.
Крупный не дает плотного бетона.
Для плотной укладки Dнаиб должен быть не крупнее ¼ наименьшего размера сечения конструкции и не больше 3/4 расстояния в цвету между стержнями арматуры.
В плитах допускается Dнаиб равный ½ толщины плиты.
Для бетонирования массивных гидротехнических сооружений применяют гравий крупнее 70 мм (до 120 мм) и даже до 150 мм.
7. Морозостойкость
Должна быть выше проектной морозостойкости бетона.
Марки: F15, F25, F, 500, F100, F150, F200, F300, F400.
8. Межзерновая пустотность
Влияет на количество цементно-песчаного раствора, необходимого для заполнения пустот в крупном заполнителе.
9. Прочность
- характеризуется маркой, устанавливаемой для:
· Щебня
· По пределу прочности той горной породы, из которой он получен.
Для этого из горной породы выбуривают образцы – цилиндры (керны) и испытывают их в водонасыщенном состоянии на сжатие.
Марки: 20; 30; 40; 60; 80; 100; 120; 140 МПа.
При этом предел прочности на сжатие щебня должен быть из:
· Изверженных пород – не ниже 80 МПа;
· Метаморфических – не ниже 60 МПа;
· Осадочных – не ниже 30 МПа;
· Или по дробимости (косвенно)
Определяется испытанием пробы зерен на сжатие (сдавливание) в стальном цилиндре диаметром 75 или 150 мм под определенным усилием (50 или 200 кН соответственно).
Раздробленную в цилиндре пробу просеивают через сито соответствующее ¼ Dнаим испытуемой фракцией.
| Фракция, мм | Сито, мм |
| 5-10 | 1,25 |
| 10-20 | 2,5 |
| 20-40 |
Марка заполнителя по дробимости (Др 8, 12, 16, 24) устанавливается по количеству раздробленных зерен (m1) образующихся при сжатии в цилиндре. , где:
m – масса пробы для цилиндра 75 мм, для диаметра 150 мм – 3 кг.
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 испытаний в насыщенном водой состоянии.
- Гравия
По дробимости (Др 8, Др 12, Др 16, Др 24)