ЛАБОРАТОРНЕ  ЗАНЯТТЯ   № 7

 

Тема: ”ВИПРОБУВАННЯ ЗАПОВНЮВАЧІВ ДЛЯ ЗВИЧАЙНОГО БЕТОНУ. ”

 

Мета роботи: ознайомитись з лабораторними методами випробовувань піску, щебеню. Визначити зерновий склад піску та його модуль крупності, середню густину, насипну густину, пустотність.

Прилади і матеріали: пісок, щебінь, дистильована вода, сушильна шафа, пікнометр, посудина для насичення щебеню водою, набір стандартних сит, терези, посудина для відмулювання.

 

ТЕОРЕТИЧНА ДОВІДКА

 

Заповнювачі – основна частина бетону. Вони займають до 85% всього об’єму і створюють жорсткий скелет бетону, зменшуючи цим його усадку і утворення усадочних тріщин. Якість заповнювачів впливає на технічні властивості важкого бетону. Всі заповнювачі поділяються на дрібні (природні чи штучні піски), крупністю 0,14…5,00 мм та крупні (щебінь, гравій), крупністю 5…70 мм; при бетонуванні масивних споруд застосовують щебінь фракцій до 150 мм.

Пісок використовують як природного, так і штучного походження. Природний пісок – це сипка суміш зерен крупністю 0,14…5,0 мм, яка утворилась внаслідок природного руйнування міцних гірських порід, за мінералогічним складом – кварцові, польовошпатні, карбонатні.   Залежно від умов залягання природні піски бувають гірські, морські та річкові.

Для визначення якості піску у лабораторних умовах визначають густину, насипну густину, пустотність, вологість, вміст глинистих та пилоподібних частинок, органічних домішок, зерновий склад, модуль крупності піску.

Залежно  від модуля крупності піски поділяють на:

крупні (Мк > 2,5), середні з Мк = 2,5…2,0;

дрібні з Мк < 2; дуже дрібні з Мк < 1,5.

До крупних заповнювачів для виготовлення важких бетонів відноситься гравій та щебінь.

Гравій – це сипкий матеріал, утворений внаслідок природного руйнування (вивітрювання) вивержених чи осадових порід. Форма зерен гравію обкатана, округла, поверхня гладенька. Міцні зерна утворюються з граніту, діориту, а слабкі з пористих  вапняків. Часто гравій містить домішки пилу, глини, піску. Якщо піску 25…40%, то такий матеріал називають піщано-гравійною сумішшю. За походженням буває гірський, морський, річковий. За розмірами зерен  гравій поділяють на рядовий – 30…70 мм і фракціонований: дрібний – 5…20 мм; середній – 20…40 мм; крупний – 40…70 мм.

Щебінь – сипкий матеріал, отриманий механічним подрібненням гірських вивержених (граніт, діабаз, діорит), щільних осадових (вапняк, доломіт, кальцит)  чи інших порід. Форма їх кутаста, поверхня шорстка, тому міцність зчеплення з цементним каменем у щебеню більша, ніж у гравію.

Фракції щебеню: особливо дрібний – 5…10 мм; дрібний – 10…20 мм;  середній – 20…40 мм; крупний – 40…70 мм; особливо крупний – 70…150 мм.

Часом крупний гравій подрібнюють на щебінь. 

Вміст глинистих, мулистих, пилуватих домішок обмежують.

Зерновий склад крупного заповнювача, аналогічно як і піску, впливає на  властивості бетонної суміші та самого бетону. Оптимізація зернового складу має ґрунтуватись на такій умові: отримати найменший об’єм міжзернових пустот, тобто забезпечити мінімальну витрату розчинової суміші, а отже і цементу.

 

ХІД РОБОТИ:

 

1. Визначення істинної густини піску.

1.1  Наважку піску 30г просіюють крізь сито №5, висушують.

1.2 Відважують 2 наважки по 10г.

1.3 У чистій сухий пікнометр обємом 100 мл всипають наважку піску, зважують.

1.4 У пікнометр вливають дистильовану воду на 2/3 обєму, перемішують, нагрівають для видалення повітря.

1.5 Доливають дистильовану воду до позначки на пікнометрі, зважують.

1.6 Дані вносять до таблиці 7.1.

Таблиця 7.1.

пп

Маса  наважки піску, г, m

Маса  пікнометра, г

Істинна густина, г/см3

з піском та водою, m1

з дистил. водою, m2

1

 

 

 

 

2

 

 

 

 

3

 

 

 

 

1.7 Пікнометр очищають, миють, заповнюють водою до позначки і зважують.

1.8 Обчислюють густину, знаходять середнє значення для трьох дослідів.

2. Визначення насипної густини піску та пустотності

2.1  Пісок у кількості 5...10 кг висушують і просіюють крізь сито №5.

2.2 Мірний циліндр об’ємом 1 л зважують, з висоти 10 см насипають у нього пісок з надлишком. Надлишок зрізають лінійкою, зважують.

2.3 Записи роблять у таблиці 7.2

Таблиця 7.2

пп

Маса циліндра, г

m1

Маса циліндра з піском, г

m2

Насипна густина, гк3

Пустотність, %

1

 

 

 

 

2

 

 

 

 

3

 

 

 

 

2.4 Обчислюють насипну густину, пустотність і середні значення для трьох дослідів.

3. Визначення зернового складу та модуля крупності піску

3.1  Пробу піску 2 кг перемішують і висушують.

3.2 Пісок просіюють крізь сито №5.

3.3 З просіяної проби відважують 1кг піску. Просіюють через комплект стандартних сит: №2,5; 1,25; 0,63; 0,315; 0,14.

3.4 Зважують залишки з кожного сита.

3.5 Визначають часткові залишки на кожному ситі: аi = (mi / m) ×100% , аі -  частковий залишок, %; mі – залишок на певному і – тому ситі, г; mмаса наважки, 1000 г.

3.6 Визначають повні залишки на кожному ситі: Аі = а2,5 +…+ аі, де а2,5аі  - часткові залишки на ситах з більшими розмірами отворів.

3.7 Для оцінки зернового складу піску і його придатності для приготування важкого бетону лінію за результатами просіювання (за повними залишками) наносять на графік (рис. 7.1).

 

 

 

 

1 – допустима нижня границя крупності піску;

2 – рекомендована нижня границя крупності піску для бетонів класів В15 і вище;

3 – рекомендована нижня границя крупності піску для бетонів класу В25 і вище;

4 – допустима верхня границя крупності піску  

 

 

Рис 7.1. Графік для визначення зернового складу піску

 

Якщо ламана, що характеризує зерновий склад досліджуваного піску, буде розміщена у виділеній зоні, то цей пісок найефективніший для виготовлення важкого бетону.

Обчислення модуля крупності піску проводяться за формулою:

Мк = (А2,5  + А1,25  + А0,63  + А0,315  + А0,14) / 100.

Розрахунки ведуться у формі таблиці 7.3.:

                                                                   Таблиця 7.3.

Залишок

Розміри отворів сит, мм

Пройшло крізь сито №  0,14

2,5

1,25

0,63

0,315

0,14

Маса  залишку, г

 

 

 

 

 

 

Частковий  залишок, %

 

 

 

 

 

 

Повний залишок, %

 

 

 

 

 

 

 

 4.    Зробити висновки після проведеної роботи.

 

5.   Визначення середньої густини зерен щебеню.

5.1.          Відбирають пробу фракціонованого щебеню масою 2,5 кг.

5.2. Висушують щебінь до постійної маси.

5.3. Відбирають наважку щебеню 1 кг і занурюють її у посудину з водою на 2 години до повного насичення.

5.4. Насичений водою щебінь зважують спочатку на звичайних технічних терезах, а потім на гідростатичних. Дані вносять у таблицю 7.4..

5.5. Різниця маси наважки у насиченому водою стані на повітрі і у насиченому водою стані у воді дасть об'єм наважки.

Рис. 7.2. Гідростатичні терези:

/ — сітчаста (перфорована) склянка; 2 — спеціальна посудина зі

зливом  для  води;    3 — склянка  із  шротом;     4різноважки

5.6. Визначають середню густину з точністю до 0,01г/см3. Всі записи виконують у таблиці 7.4. Досліди проводять тричі, обчислюють середнє значення для трьох дослідів.

Таблиця 7.4.

Маса наважки  в сухому стані, г, m

Маса наважки у насиченому водою стані на повітрі, г, m1

Маса наважки у насиченому водою стані у воді, г,  m2

Середня густина , г/см3

1.

 

 

 

 

2.

 

 

 

 

3

 

 

 

 

6. Визначення об'ємної (насипної) густини щебеню.

6.1. Відібрати наважку щебеню певної фракції. Підбирають мірний циліндр за даними таблиці 7.5.

 6.2. Висушують відібраний щебінь до постійної маси.

Таблиця 7.5.

Найбільша крупність щебеню(гравію), мм

Об’єм  мірного циліндра, л

Розміри циліндра, мм

діаметр

висота

До 10

5

185

185

До 20

10

234

234

До 40

20

294

294

Понад 40

50

400

400

 

 6.3. Визначають масу  мірного циліндра і записують в таблицю 7.6.

6.4.  Щебінь  насипають совком з висоти 10 см у мірний циліндр з надлишком. Надлишок щебеню зрізають сталевою лінійкою нарівні з краями.

6.5. Циліндр зі щебенем зважують і дані заносять в таблицю 7.6.

6.6. Виконують обчислення, об'ємну (насипну) густину щебеню визначають з точністю до 10 кг/м3. Результати записують до табл.  7.6. 

Таблиця 7.6.

пп

Найбільша крупність зерен щебеню, мм

Маса мірного циліндра, кг, m1

Маса мірного циліндра із щебенем, кг,  m2

Обєм мірного циліндра, м3, V

Насипна густина

кг/м3

1.

 

 

 

 

 

2.

 

 

 

 

 

3.

 

 

 

 

 

7.Визначення пустотності щебеню.

7.1.  За даними попередніх дослідів заповнити таблицю 7.7.

7.2.  Обчислити пустотність щебеню з точністю до 0,1%.

Таблиця 7.7.

пп

Насипна густина щебеню, кг/м3,

Середня густина зерен щебеню, г/см3,

Пустотність щебеню

1.

 

 

 

2.

 

 

 

3.

 

 

 

 8. Визначення зернового складу крупного заповнювача.

8.1. Відібрати пробу щебеню масою 5, 10, 20, 30, 50 кг при найбільшій крупності 10 мм, 20 мм, 40 мм, 70 мм, відповідно. 

 8.2. Просіяти пробу крізь набір сит, розміри отворів яких послідовно 1,25Dнб, Dнб, 0,5(Dнб + Dнм), Dнм, де індекси означають: “нб” – найбільший діаметр, “нм” – найменший діаметр  зерен.

 8.3. Зважуванням визначити часткові залишки на кожному ситі. Дані зважувань внести до таблиці 7.8.

Таблиця 7.8.

Залишок на ситі

Розміри вічок сит, мм

Пройшло крізь сито з вічком 5 мм

70

40

20

10

5

Частковий, кг

 

 

 

 

 

 

Частковий, %

 

 

 

 

 

 

Повний, %

 

 

 

 

 

 

8.4. Обчислити часткові залишки у % на кожному ситі: аi = (mi  / m) ×100% , аі -  частковий залишок, %; mі – залишок на певному і – тому ситі, кг; mмаса проби щебеню. Зробити записи у таблиці 7.8.

8.5. Визначають повні залишки на кожному ситі: Аі = а70 +…+ аі, де а70аі  - часткові залишки на ситах з більшими розмірами вічок. Зробити записи у таблиці 9.5.

8.6. Встановити найбільшу Dнб та найменшу Dнм крупніють зерен щебеню. За Dнб беруть той розмір вічок верхнього сита, на якому повний залишок не перевищує 5%, а за Dнм – розмір вічка нижнього сита, на якому повний залишок становить не менш як 95%.

 Обчислити  1,25Dнб і 0,5(Dнб + Dнм).

8.7. Зробити остаточну оцінку придатності крупного заповнювача за зерновим складом. Для цього нанести конкретні значення Dнб, Dнм та повних залишків на стандартний графік (рис. 7.3). Якщо лінія зернового складу розміщується в заштрихованій частині, то щебінь придатний для бетону.

Рис.7.3. Графік зернового складу щебеню (гравію)

 

КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ:

1. Що називають піском?

2. Які властивості піску визначають в лабораторіях?

3. Для чого застосовують набір сит від №5 до № 014?

4. Що називають частковими і повними залишками? 

5. Яких значень набуває модуль крупності піску? Що він означає?

6.  Що називають щебенем? гравієм?

7. Як визначити насипну густину зерен щебеню (гравію)?

8. Викладіть послідовне  визначення середньої густини щебеню (гравію).

9. Для чого виконують розсів щебеню на стандартних ситах?

10. Що означає “фракціонований щебінь”?

11. Поясніть, як користуватись графіком на рис. 7.3.

 12. Які домішки у складі щебеню (гравію) обмежують? Який відсоток є допустимим?

13. Який щебінь (гравій) найбільш придатний для виготовлення важкого бетону?