3237

А – коэффициент, учитывающий качество песка (для песков крупнозернистых с модулем крупности свыше 2,2 А = 1,0; для среднезернистых А = 0,8; для мелкозернистых А = 0,6; для тонких А = 0,4);

(+ 4) – постоянный член, определяющий примерную марку раствора при минимальном расходе цемента (50 кг на 1 м3 песка).

2. Определить потребную активность вяжущего по формуле:

Rв = 4Rр,

(2)

где Rв – активность вяжущего, МПа;

Rр – прочность раствора, МПа.

По данной формуле (2) видно, что при получении заданной прочности раствора активность высокомарочных цементов можно понизить до определенного предела.

Однако полученное по формуле (1) количество цемента не может обеспечить заданную пластичность и водоудерживающую способность раствора, поэтому в состав раствора требуется ввести некоторое количество минеральной пластифицирующей добавки.

3. Определить количество пластифицирующей добавки (т на 1 т цемента) из условия

Rв = Rц / (1+ К*Д),

отсюда

Д = (Rц – Rв) / К*Rв,

где Д – количество добавки, т на 1 т цемента; К – коэффициент, зависящий от количества добавки; для глины К = (1,3÷1,5); для

извести К = (1,8÷2,0); для шламовых отходов К = (2,5÷3,0).

Состав растворной смеси выражают в частях по массе или объему, приняв за единицу количество цемента 1:Д:1.

Определение подвижности растворной смеси

Растворная смесь должна обладать следующими свойствами: хорошей удобоукладываемостью и высокой водоудерживающей способностью, чтобы легко распределяться по пористому основанию и не давать ему впитывать в себя воду. Вода необходима для твердения раствора.

Удобоукладываемость – способность растворной смеси легко распределяться по поверхности сплошным тонким слоем, хрошо сцепляясь с поверхностью основания. Удобоукладываемая растворная смесь даже при укладке на неровной поверхности заполняет все впадины и плотно примыкает к камням кладки. Удобоукладываемость оценивается подвижностью смеси. Подвижность растворной смеси характеризуется измеряемой в сантиметрах глубиной погружения в нее эталонного конуса (рис. 1).

Эталонный конус прибора изготавливают из листовой стали или из пластмассы со стальным наконечником. Угол при вершине должен быть 30° ± 30'. Масса эталонного конуса со штангой должна быть (300 ± 2) г.

Все соприкасающиеся с растворной смесью поверхности конуса и сосуда следует очистить от загрязнений и протереть влажной тканью. Величину погружения конуса определяют в последовательности, приведенной ниже.

21

Рис. 1. Прибор для определения подвижности растворной смес и:

1 – штатив; 2 – шкала; 3 – эталонный конус; 4 – штанга; 5 – держатели;

6 – направляющие; 7 – сосуд дл я растворной смеси; 8 – стопорный винт

Прибор устанав ливают на горизонтальной поверхности и провер яют свободу скольжения штанги 4 в направляющих 6. Сосуд 7 наполняют растворной смесью на 1 см

ниже его	краев	и уплотняют ее путем шты кования стальным				стержнем 25 раз		и
(5–6)-кратным легким постукиванием			о	стол, после чего	сосуд	ставят на	площадку
при бора.	Острие	конуса 3 пр иводят	в	соприкосновение	с поверхностью		раствора	в

сосуде, закрепляют ш тангу к онуса ст опорным винтом 8 и делают первый отсчет по шкале. Затем отпуска ют стопор ный винт.

Конус должен погружаться в растворную смесь свободно. Второй отсчет снимают по шкале через 1 мин после начала погружения конуса. Глубину погру жения конуса, измеряемую с погрешностью до 1 мм, определя ют как разность ме жду первым и вторым отсчетом. Глубину п огружения конуса оценивают по результатам двух испытаний на разных пробах растворной смеси одного замеса как среднее арифметическое значение из них и округляют.

Разница в показателях частных испытан ий не должна превышать 20 мм. Если разница ока жется больше 20 мм, то испытания следует повторить на новой пробе растворной смеси.

	Определение пл отности		астворной смеси
Плотность	растворной	смеси характеризуется		отношение м массы	уплотненной
растворной смеси к ее объему и выра жается в г/см3.				Перед испы танием	сосуд (рис. 2)
предварительно	взве шивают	с погреш ностью	до 2	г. Затем наполняют растворной
смесью с избытком.

Рис. 2. Стальной цилиндрический сосуд

22

Растворную смесь уплотняют путем штыкования стальным стержнем 25 раз и 5–6 кратным легким постукиванием о стол. После уплотнения избыток растворной смеси срезают стальной линейкой. Поверхность тщательно выравнивают вровень с краями сосуда. Стенки мерного сосуда очищают влажной ветошью от попавшего на них раствора. Затем сосуд с растворной смесью взвешивают с точностью до 2 г.

Плотность растворной смеси ρ, г/см3, вычисляют по формуле

ρ = m − m1 , 1000

где m – масса мерного сосуда с растворной смесью, г; m1 – масса мерного сосуда без смеси, г.

Плотность растворной смеси определяют как среднее арифметическое значение результатов двух определений плотности смеси из одной пробы, отличающихся между собой не более чем на 5 % от меньшего значения. При большем расхождении результатов определение повторяют на новой пробе растворной смеси.

Определение расслаиваемости растворной смеси

Расслаиваемость растворной смеси, характеризующая ее связность при динамическом воздействии, определяют путем сопоставления содержания массы заполнителя в нижней и верхней частях свежеотформованного образца размерам

150х150х150 мм.

Лабораторная виброплощадка в загруженном состоянии должна обеспечивать вертикальные колебания частотой 2900 ± 100 в минуту и амплитудой (0,5 ± 0,05) мм. Виброплощадка должна иметь устройство, обеспечивающее при вибрировании жесткое крепление формы с раствором к поверхности стола.

Растворную смесь укладывают и уплотняют в форме для контрольных образцов размерами 150х150х150 мм. После этого уплотненную растворную смесь в форме подвергают вибрационному воздействию на лабораторной виброплощадке в течение 1 мин.

После вибрирования верхний слой раствора высотой (7,5 ± 0,5) мм из формы отбирают на противень, а нижнюю часть образца выгружают из формы путем опрокидывания на второй противень.

Отобранные пробы растворной смеси взвешивают с погрешностью до 2 г и подвергают мокрому рассеву на сите с отверстиями 0,14 мм.

При мокром рассеве отдельные части пробы, уложенные на сито, промывают струей чистой воды до полного удаления вяжущего. Промывку смеси считают законченной, когда из сита вытекает чистая вода.

Отмытые порции заполнителя переносят на чистый противень, высушивают до постоянной массы при температуре 105÷110 °С и взвешивают с погрешностью до 2 г.

Содержание заполнителя в верхней (нижней) частях уплотненной растворной смеси V в процентах определяют по формуле:

V = m1 100, m2

где т1 – масса отмытого высушенного заполнителя из верхней (нижней) части образца, г; m2 – масса растворной смеси, отобранной пробы из верхней (нижней) части образца, г.

23

Показатель расслаиваемости растворной смеси П в процентах определяют по формуле

V

П = ΣV 100,

где V – абсолютная величина разности между содержанием заполнителя в верхней и нижней частях образца, %;

∑V – сум марное содержание заполн ителя верхней и нижней частей образца, %. Показатель расслоения для каждой пробы растворной смеси определяют дважды и

вычисляют с округлением до 1 % как среднее ар ифметическое значение результатов двух определений, отличаю щихся между собой не более чем на 20 % от меньшего значения. При большем расхождении результатов определение повторяют на новой пробе растворной смеси.

О пределение водоудерживающей способности растворной с меси

Водоудерживающую способность определяют путем испытания слоя растворной смеси толщиной 12 м м, уложенного на промокательную бумагу (рис. 3).

Перед испытанием 10 листов про мокательной бумаги взвешивают с погрешностью

до 0,1 г, укладывают на		стеклянную пластинку, сверху			укладывают		прокладку из
мар левой ткани, устанавливают металлическое кольцо и еще раз взвешивают.								с краями
Тщательно	перемешанную растворную смесь укладываю т					вровень
металлическо го	кольца,	выравнивают,	взвешивают	и	оставляют		на	10 мин.
Металлическое	кольцо	с раствором	осторожно	снимают		вместе	с	марлей.

Промокательную бумагу взвешивают с погрешностью до 0,1 г.

Рис. 3. Схема прибора для определения водоудерживающей способности растворной смеси: 1 – металлическое кольцо с раст вором; 2 – 10 слоев промокательной бумаги;

3 – стеклянная пластина; 4 – слой марлевой ткани

Водоудерживающую спо собность растворной смеси определяют выраженным в проц ентах содержанием воды в пробе до и после эксперимента по формуле

24

		m −m
	V = 100 −	2 1	100 ,
		m4 − m3

где т1 – масса промокательной бумаги до испытаний, г; т2 – масса промокательной бумаги после испытания, г; m3 – масса установки без растворной смеси, г;

т4 – масса установки с растворной смесью, г.

Водоудерживающую способность растворной смеси определяют дважды для каждой пробы растворной смеси и вычисляют как среднее арифметическое значение результатов двух определений, отличающихся между собой не более чем на 20 % от меньшего значения.

Контрольные вопросы

1.Дайте определение строительным растворам.

2.По каким признакам классифицируют строительные растворы?

3.Как определяют подвижность растворной смеси?

4.Чем характеризуется плотность растворной смеси?

5.Как определяют расслаиваемость растворной смеси?

6.Как определить водоудерживающую способность растворной смеси?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 5

ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ ЗАПОЛНИТЕЛЕЙ

Цель работы: студент должен приобрести

навыки:

•определения основных показателей качества песка и щебня;

•работы с используемыми приборами и оборудованием;

умения:

•анализировать полученные экспериментальные данные;

•оценивать качество заполнителей и устанавливать возможность их использования для приготовления тяжелого бетона;

•обосновать рациональную область использования.

Используемое оборудование: набор стандартных сит для испытания крупного и мелкого заполнителей, весы настольные, объемомер, пиктометр, электроплитка, сушильный шкаф.

Материалы:

1.Песок – навеска 1000 г.

2.Щебень – 10000 г.

3.Керамзитовый гравий – навеска 6000 г.

Теоретические сведения

Заполнители – основная составная часть бетона. Занимаемая 80–85 % объема, они образуют жесткий скелет бетона, уменьшая его усадку и образование усадочных трещин. Свойства заполнителей влияют на технические показатели тяжелого бетона: среднюю

25

плотность, прочность, морозостойкость. В зависимости от размера зерен заполнители делят на мелкий (песок диаметром до 5 мм) и крупный (щебень, гравий диаметром более 5 мм).

Песок представляет собой рыхлую смесь зерен, образовавшуюся в результате разрушения горных пород или полученную в результате их дробления.

Щебень – рыхлая смесь зерен, природная или полученная дроблением плотных горных пород, гравия, валунов.

Гравий – зернистый сыпучий материал с округлыми зернами, получаемый рассевом природных гравийно-песчаных смесей или по специальной технологии (керамзит, перлит).

Испытание мелкого заполнителя (песка)

Определение зернового состава песка. Зерновой (гранулометрический) состав песка имеет большое значение для получения бетона заданной марки при минимальном расходе цемента. В бетоне песок служит для заполнения пустоты между зернами крупного заполнителя, в то время как все пустоты между зернами песка должны быть заполнены цементным тестом.

Для уменьшения расхода цементного теста следует применять песок с малой пустотностью и наименьшей суммарной поверхностью частиц. Крупный песок имеет небольшую поверхность зерен, но значительную пустотность. Мелкий же песок, наоборот, обладает меньшей пустотностью, но очень большой суммарной поверхностью зерен, что потребует перерасхода цемента. Поэтому лучшим является средний песок, содержащий оптимальное количество крупных и мелких частиц.

Зерновой состав песка определяют просеиванием песка через стандартный набор сит со следующими размерами отверстий: круглое – 2,5 мм и квадратные – 1,25; 0,63; 0,315; 0,14 мм. Пробу песка просеивают через сита, остатки на каждом сите взвешивают и вычисляют сначала частные, а затем полные остатки. Частный остаток на каждом сите (аi) вычисляют как процентное отношение массы остатка на данном сите (т1) к массе просеиваемой навески (т2) по формуле:

аi = mm1 100 .

2

Полные остатки вычисляют по формуле:

Аi=a2,5 + ... + ai ,

где Аi – полный остаток песка, %;

a2,5 + ... + ai – частные остатки на ситах с большим размером отверстий, начиная с сита размером отверстий 2,5 мм, %.

На основании рассева строят кривую просеивания песка (рис. 1). Зерновой состав песка должен соответствовать кривой просеивания, укладывающейся в область песков, допускаемых для бетонов. Модуль крупности Мк песка (без фракции с размером зерен крупнее 5 мм) вычисляют как частное от деления на 100 суммы полных остатков на всех ситах, начиная с сита размером отверстий 2,5 мм и заканчивая размером отверстий 0,14 мм.

26

Рис. 1. График рассева песка по зерновому составу:
1 – допускаемая нижняя граница крупности песка ( Мк = 1,5); 2 – рекомендуемая		нижняя граница
крупности песка (Мк = 2,0) для б етона класса В15	выше; 3 – рекомендуемая	нижняя граница

крупности песка (Мк = 2, 5) для бетона класса В25 и выше; 4 – допускаемая верхняя граница крупности

песка (Мк = 3,25) для	растворов и бетонов (заштрихованная область					– пески,		допустимые	для
использования в растворах и бетонах)
Результаты определения зернового состава песка заносят в табл. 1.
В зависимости	от зернового состава		песок делят на			группы		и классы.	Для
определения класса песка полученные значения сравнивают с данными таб л. 2.
Группу песка определяют по модулю крупности и полному остатку н а сите №									063
(табл. 3).								Таблица 1
	Зе рновой состав песка
				астный ос
Размерыотверстийсит, мм	Частны й остаток, г		Ч		таток, %		Полн ый остаток, %
2,5
1,25
0,63
0,315
0,14
поддон

Таблица 2

Зависимость класса песка от его зер нового состава

Класс и груп пы песка	Содержание зерен крупностью, % по массе, не более
	свыше 10 мм			свыше 5	мм	мен ее 0,14 мм
I класс:
Повы шенной крупности,
крупный и средний	0,5		5,0			5,0
Мелкий	0,5		5,0			10
II класс:
Очень крупный и
повышенной крупности	5,0		20			10
Крупный и сре дний	5,0		15			15
Мелкий и очень мелкий	0,5		10			20
Тонкий и очень тонкий	не допускается			не допускается		не допускается
		27

			Таблица 3
	Зависимость группы песка от его зернового состава
			Полный остаток на сите № 063
Группа песка		Модуль крупности, Мк
Очень крупный		свыше 3,5	свыше 75
Повышенной крупности		3,0 ÷ 3,5	65 ÷ 75
Крупный		2,5 ÷ 3,0	45 ÷ 65
Средний		2,0 ÷ 2,5	30 ÷ 45
Мелкий		1,5 ÷ 2,0	10 ÷ 30
Очень мелкий		1,0 ÷ 1,5	до 10
Тонкий		0,7 ÷ 1,0	не нормируется
Очень тонкий		до 0,7	не нормируется

Примечание. По согласованию с потребителем в песке II класса допускается отклонение полного состава на сите № 063 от вышеуказанных, но не более чем на 5 %.

Сравнив полученные характеристики песка со стандартными требованиями, делают вывод о его пригодности для изготовления бетона.

Испытание крупного заполнителя для тяжелого бетона (щебня)

Зерновой состав крупного заполнителя (щебня или гравия) влияет на расход цемента, деформативность и прочность бетона. При подборе зернового состава крупного заполнителя необходимо исходить из основного требования: получить наименьший объем пустот в заполнителе и, следовательно, наименьший расход цемента в бетоне заданной марки. Щебень выпускают в виде следующих основных фракций: от 5(3) до 10 мм; св. 10 до 20 мм; св. 20 до 40 мм; св. 40 до 80 (70) мм и смеси фракций от 5(3) до 20 мм.

Определение зернового состава щебня. От средней пробы щебня, высушенного до постоянной массы, отбирают навеску массой 10 кг. Просеивание производят через стандартный набор сит с отверстиями размером: 2,5; 5; 10; 20; 40 и 70 мм. Далее взвешивают остатки на каждом сите и вычисляют в процентах частные и полные остатки.

Прошло через сито, %

100					0	весу
90					10	по
						,%
80					20
						ситах
70					30
						контрольных
60					40
50					50
40					60	на
30					70	остатки
20					80
0						Полные
					100
10					90
	Dнаим		0,5(Dнаим+Dнаиб)		Dнаиб

Размеры отверстий контрольных сит мм

Рис. 2. График рассева щебня (гравия) 28

Для оценки зернового состава крупного заполнителя по результатам просеивания строят кривую, которую наносят на график (рис. 2). Щебень считается пригодным для приготовления бетона, если кривая зернового состава его располагается в пределах заштрихованной площади графика.

Начальное и конечное значения в обозначении фракций принимают за номинальные размеры зерен щебня или гравия: d – наименьшее и D – наибольшее. Полные остатки на контрольных ситах при рассеве щебня должны соответствовать указанным в табл. 4, где d и D – наименьшие и наибольшие номинальные размеры зерен.

Номинальные размеры зерен				Таблица 4
Диаметр отверстий контрольных сит, мм	d	0,5(d+D)	D	1,25 D
Полные остатки на ситах, % по массе	90–100	30–80	0–10	0–0,5

Определение марки щебня. Каждую фракцию испытывают отдельно. Марку щебня определяют по дробимости, с вычислением показателя дробимости по формуле:

Dдр = [(m1 – m2) / m1] *100 %,

где Dдр – показатель дробимости щебня, %; m1 – проба щебня, кг;

m2 – масса остатка на контрольном сите после просеивания раздробленной в цилиндре пробы щебня, кг.

Для этого используют металлический цилиндр (рис. 3) высотой 150 мм, имеющий внутренний диаметр 150 мм. При испытании щебня фракций от 5 до 10 мм и св. 10 до 20 мм допускается применять цилиндр диаметром 75 мм.

В цилиндр вставляют плунжер (рис. 4). Сила нажатия пресса в цилиндре диаметром 75 мм должна составлять 50 кН (5000 кгс), при испытании в цилиндре диаметром 150 мм – до 200 кН (20 000 кгс).

После сжатия испытываемую пробу просеивают в зависимости от размера испытываемой фракции через сито с отверстиями размером:

1,25 мм – для щебня фракции от 5 до 10 мм; 2,5 мм – свыше 10 до 20 мм; 5,0 мм – свыше 20 до 40 мм.

Остаток щебня на сите после просеивания взвешивают и определяют показатель дробимости (табл. 5, 6) для каждой испытанной фракции:

Dдр 1 для фракций 5 – 10 мм;

Dдр 2 для фракций 10 – 20 мм;

Dдр 3 для фракций 20 – 40 мм.

Учитывая, что щебень заполнителя состоит из смеси зерен нескольких фракций, показатель дробимости вычисляют как среднее арифметическое результатов испытания отдельных составляющих фракции.

29

Рис. 3. Стальной составной цилиндр:

1 – поддо н; 2 – цилиндр; 3 – приставка; 4 – плунжер

Рис. 4. Испытание щебня с помощью гидравл ического пресса

30