3. Определение насыпной плотности щебня (гравия)
Для определения насыпной плотности щебня (гравия) берут среднюю пробу щебня (гравия) в зависимости от размера зерен в следующих количествах, кг: до 10 мм ─ 15, до 20 мм ─ 30, до 40 мм ─ 60, 80 мм и более ─ 150.
Пробу заполнителя высушивают до постоянной массы в сушильном шкафу и укладывают в мерный цилиндр с высоты 10 см до образования конуса на поверхности сосуда. Затем срезают излишек заполнителя без уплотнения и взвешивают.
Вместимость мерного цилиндра выбирают в зависимости от крупности заполнителя следующим образом (табл. 3.6).
Таблица 3.6. Вместимость мерных сосудов в зависимости от размера зерен заполнителя
|
Наибольший размер зерен щебня (гравия), мм |
Вместимость мерного цилиндра, дм3
|
|
До 10 До 20 До 40 Более 40 |
5 10 20 50 |
Насыпную плотность
щебня (гравия)
вычисляют
с округлением до 10 кг/м3по
формуле (3.1).
Насыпную плотность щебня (гравия) вычисляют как среднее арифметическое из результатов двух определений.
Результаты опытов заносят в табл.3.7.
Таблица 3.7. Результаты определения насыпной плотности и пустотности щебня (гравия)
|
№ опыта |
Масса мерного цилиндра, кг |
Масса мерного цилиндра с песком, кг |
Насыпная плотность, кг/м3 |
Среднее значение насыпной плотности, кг/м3 |
Пустотность щебня (гравия), % |
|
|
|
|
|
|
|
4. Определение пустотности и пористости зерен щебня (гравия)
Отношение объема межзерновых пустот щебня (гравия) к его полному объему, выраженное в процентах, означает пустотностьзаполнителя и вычисляется с округлением до 0,1% на основании предварительно найденных значений средней плотности зерен щебня (гравия) и его насыпной плотности по формуле
,
(3.7)
где
─ пустотность щебня (гравия), %;
─ насыпная плотность щебня (гравия),
кг/м3;о ─
средняя плотность зерна щебня (гравия),
г/см3.
Результаты опытов заносят в табл.3.7.
5. Определение зернового состава щебня (гравия)
Массу пробы щебня (гравия), необходимую для определения зернового состава, определяют по таблице 3.8.
Таблица 3.8. Масса пробы щебня (гравия) для определения зернового состава
|
Наибольший размер зерен щебня (гравия), мм |
Вместимость мерного цилиндра, дм3 |
|
До 10 До 20 До 40 До 70 Более 70 |
5 10 20 30 50 |
Взвешенную пробу просеивают через стандартный набор сит с размерами ячейки 3 (5); 10; 15; 20; 25; 40; 80 мм и одновременно промывают до полного удаления с их поверхности пленок глины и пыли. Если на поверхности зерен имеются пленки засохшей глины, пробу сначала смачивают в воде и вместе с водой высыпают на верхнее сито. При отсутствии в щебне (гравии) глинистых и пылевидных примесей зерновой состав может быть определен без промывки, путем высушивания до постоянной массы с последующим просеиванием. При просеивании необходимо следить за тем, чтобы толщина прослойки щебня (гравия) на ситах не превышала наибольшего размера зерен.
Затем остатки на ситах высушивают до постоянной массы и вычисляют их суммарное количество
,
(3.8)
где
─
массы сухих остатков на соответствующих
ситах, г.
При наличии остатка на сите с размером ячейки 80 мм, путем пропускания зерен этого остатка через круглый проволочный калибр, находят предельный размер зерен щебня (гравия).
По результатам опыта вычисляют частные и полные остатки. Результаты опытов заносят в табл.3.9.
Таблица 3.9. Результаты определения зернового состава щебня (гравия)
|
Масса пробы, г |
Размеры отверстий сит, мм |
Остаток на данном сите, г |
Частный остаток на данном сите, % |
Полный остаток на данном сите, % |
|
|
|
|
|
|
Затем строят кривую просеивания щебня (гравия). На оси абсцисс откладывают размеры ячеек сит, на оси ординат ─ полные остатки на ситах. Если имеется остаток на сите размером ячейки 70 мм, то на оси абсцисс обозначается также предельный размер зерен, определенный с помощью калибра. При построении кривой просеивания имеется в виду, что нулевое значение на оси ординат соответствует размеру ячейки сита, на котором полный остаток составляет 0% (либо предельному размеру зерен, определенному калибром), а 100% ─ размеру ячейки сита 3 (5) мм.
С помощью этой
кривой можно определить наибольшую и
наименьшую крупность зерен заполнителя.
Размер ячейки сита, на котором полный
остаток составляет 5 %, выражает наибольшую
крупность зерен
,
а 95 % ─наименьшую крупность зерен
.
Для этого в точках, соответствующих 5%
и 95 % на оси ординат, проводят параллели
к оси абсцисс до пересечения с кривой
просеивания и в точках пересечения
проводят перпендикулярные линии к оси
абсцисс. Точки пересечения этих
перпендикуляров с осью абсцисс
обозначают наибольшую и наименьшую
крупность зерен щебня (гравия). При этом
цифры, взятые в точках пересечения на
оси абсцисс, округляются в большую
сторону до ближайшего размера ячейки
стандартных сит.
Для характеристики
зернового состава щебня (гравия) берут
высушенную до постоянной массы пробу
в количестве, зависящем от наибольшей
крупности (см. табл.3.8). Пробу заполнителя
просеивают через сита с размерами
ячейки:
.
Если в лаборатории
отсутствуют сита размерами ячейки
и
,
то допускается использование сит с
близкими размерами ячейки.
Затем рассчитывают полные остатки на ситах, строят график зернового состава и проверяют его соответствие ГОСТу (см. рис.3.2).
Контрольные вопросы
1. Какие основные компоненты входят в состав тяжелого бетона и какова их роль?
2. По каким показателям оценивают качество песка как мелкого заполнителя для бетона?
3. По каким показателям оценивают качество крупного заполнителя бетонов?
4. Как определяют насыпную плотность мелкого и крупного заполнителей бетонов?
5. Какие экспериментальные данные необходимы для оценки зернового состава заполнителей бетона?
6. Как рассчитывают модуль крупности и строят кривую просеивания песка?
7. Как определяют наименьшую и наибольшую крупность и строят график зернового состава щебня (гравия)?
Практическая работа №3
Расчет зернового состава заполнителей для тяжелого бетона
Важнейшим качественным показателем заполнителей является их зерновой или гранулометрический состав. При оптимальном зерновом составе мелкие зерна заполнителя занимают пустоты между крупными зернами. Таким образом, смесь крупного и мелкого заполнителей будет иметь высокую плотность с минимальным объемом межзерновых пустот, которые заполняются после твердения цементным камнем, склеивающим отдельные зерна заполнителей в монолитный конгломерат.
Для оценки пригодности заполнителей по зерновому составу производят рассев мелкого и крупного заполнителя на стандартном наборе сит, рассчитывают характеристики зернового состава и строят соответствующие графики. На основании графика зернового состава делают выводы о пригодности данного песка в качестве мелкого заполнителя, а данного щебня или гравия – в качестве крупного заполнителя для бетона.
Ниже приведены примеры расчета и построения графиков зернового состава песка и щебня (гравия).
Задание 1.При рассеве песка на стандартном наборе сит получились следующие остатки (см. таблицу). Необходимо вычислить частные, полные остатки, построить график зернового состава песка, определить модуль крупности песка и дать заключение о пригодности песка как мелкого заполнителя для тяжелого бетона.
Результаты рассева песка на контрольных ситах
|
Размер отверстий сит, мм |
2,5
|
1,25 |
0,63 |
0,315 |
0,14 |
Прошло через сито 0,14 мм |
|
Остатки на ситах, г |
30 |
180 |
320 |
210 |
240 |
20
|
Решение.На основании результатов ситового анализа определяем частные и полные остатки на контрольных ситах в %.
Частным остатком
(
)
называется отношение массы остатка (г)
на данном сите к массе просеиваемой
навески (г), выраженное в %.
где
– остаток на данном сите, г;
– масса просеиваемой
навески, г;
– номер сита.
Полным остатком
называется сумма частных остатков на
всех ситах с большим размером отверстий
плюс остаток на данном сите в %, т.е.
.
Определим массу просеиваемой навески как сумму остатков на всех ситах и поддоне:
=
30 + 180 + 320 + 210 + 240 + 20=
1000 г.
Частный остаток на сите с размером отверстий 2,5 мм
= 30 / 1000 · 100 = 3% и т.
д.
Полный остаток на сите №2,5 равен соответствующему частному остатку, т.е.
А2,5 =а2,5= 3%.
Полный остаток на сите №1,25 равен сумме частных остатков на данном сите и сите №2,5, т.е.
А1,25 =а1,25 +а2,5= 18 + 3 = 21% и т.д.
Результаты расчетов сведены в таблицу.
Результаты расчета частных и полных остатков песка на контрольных ситах
|
Размер отверстий контрольных сит |
2,5 |
1,25 |
0,63 |
0,315 |
0,14 |
Прошло через сито 0,14 мм |
|
Частные остатки, г. |
30 |
180 |
320 |
210 |
240 |
20 |
|
Частные остатки, % |
3 |
18 |
32 |
21 |
24 |
2 |
|
Полные остатки, % |
3 |
21 |
53 |
74 |
98 |
100 |
Модуль крупности песка
=
.
По модулю крупности
песка
= 2,49 и полному остатку на сите 0,63 равному
53% данный песок относится к группе
крупных песков.
Полученные результаты в виде кривой просеивания наносим на стандартный график зернового состава песка.
График зернового состава и кривая просеивания песка
Нанесенная на график кривая просеивания, характеризующая зерновой состав данного песка, расположена в области песков, пригодных в качестве мелкого заполнителя тяжелого бетона класса В15 и выше, вблизи нижней границы крупных песков.
Задание 2.Рассев щебня на стандартном наборе сит дал следующие результаты (см. таблицу). Определить наибольшую и наименьшую крупность щебня и нанести кривую его зернового состава на график плотных смесей.
Результаты рассева щебня на контрольных ситах
-
Размер отверстий контрольных сит, мм
40
20
10
5
Прошло через сито
5 мм
Остатки на ситах, кг
0,9
10,1
6,5
1,8
0,7
Решение.По заданным остаткам на ситах определяем общую массу просеиваемой навески как сумму остатков на всех ситах, включая поддон:
=
0,9 + 10,1 + 6,5 + 1,8 + 0,7 = 20 кг.
После этого находим частные и полные остатки на каждом сите в % (см. таблицу).
Результаты расчета частных и полных остатков песка на контрольных ситах
-
Размер отверстий контрольных сит
40
20
10
5
Прошло через сито 5 мм
Частные остатки, кг.
0,9
10,1
6,5
1,8
0,7
Частные остатки, %
4,5
50,5
32,5
9
3,5
Полные остатки, %
4,5
55
87,5
96,5
100
По найденным полным остаткам определяем наибольшую Dнаиби наименьшуюDнаим крупности щебня.
За наибольшую крупность Dнаибпринимается размер отверстий сита, на котором полный остаток не превышает 5%.
За наименьшую крупность Dнаимпринимают размер отверстий первого из сит, на котором полный остаток не менее 95% (сквозь которое проходит не более 5% просеиваемой навески).
В данном случае Dнаиб= 40 мм;Dнаим= 5 мм.
Полусумма DнаибиDнаимравна (40 + 5) / 2 = 22,5 мм; принимаем ближайший размер ячейки стандартного сита, т.е.Dср= 20 мм.
1,25 Dнаиб= 1,25 · 40 = 50 мм, в качестве координаты этой точки принимаем 70 мм (таков ближайший размер ячейки стандартного сита.
По данным рассева песка и расчета полных остатков на указанных ситах строим график зернового состава щебня (пунктирная линия), нанося его на область плотных смесей (заштрихованная область).
График
зернового состава щебня
График зернового состава данного щебня расположен в заштрихованной области (область плотных смесей). Следовательно, гранулометрический состав щебня удовлетворяет требованиям ГОСТа на щебень для тяжелого бетона.
Контрольные задания
1. При рассеве песка на стандартном наборе сит получились следующие остатки (см. табл.3.10). Необходимо вычислить частные, полные остатки, построить график зернового состава песка, определить модуль крупности песка и дать заключение о пригодности песка как мелкого заполнителя для тяжёлого бетона.
Таблица 3.10. Варианты исходных данных для расчета зернового состава песка
|
№ варианта |
Частные остатки (в г) на ситах с размерами отверстий, мм |
Прошло через сито 0,14 мм | ||||
|
2,5 |
1,25 |
0,63 |
0,315 |
0,14 | ||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
|
1 |
52 |
100 |
256 |
240 |
342 |
10 |
|
2 |
40 |
110 |
270 |
256 |
300 |
24 |
|
3 |
45 |
120 |
286 |
251 |
280 |
18 |
|
4 |
43 |
130 |
290 |
220 |
300 |
17 |
|
5 |
38 |
140 |
274 |
248 |
284 |
116 |
|
6 |
41 |
150 |
320 |
120 |
300 |
69 |
|
7 |
40 |
160 |
224 |
346 |
230 |
0 |
|
8 |
50 |
170 |
210 |
350 |
210 |
10 |
|
9 |
30 |
180 |
320 |
210 |
240 |
20 |
|
10 |
60 |
190 |
245 |
305 |
199 |
1 |
|
11 |
70 |
200 |
120 |
347 |
222 |
41 |
|
12 |
80 |
220 |
302 |
283 |
100 |
15 |
|
13 |
65 |
210 |
275 |
224 |
226 |
0 |
|
14 |
55 |
230 |
345 |
302 |
68 |
0 |
|
15 |
46 |
100 |
273 |
341 |
235 |
5 |
|
16 |
30 |
130 |
336 |
228 |
272 |
4 |
|
17 |
35 |
145 |
275 |
350 |
290 |
5 |
|
18 |
42 |
185 |
246 |
336 |
194 |
0 |
|
19 |
10 |
170 |
297 |
197 |
310 |
16 |
|
20 |
20 |
180 |
237 |
198 |
350 |
15 |
|
21 |
33 |
336 |
273 |
199 |
150 |
9 |
|
22 |
43 |
200 |
195 |
271 |
280 |
11 |
|
23 |
12 |
212 |
301 |
265 |
200 |
10 |
|
24 |
15 |
159 |
207 |
308 |
299 |
12 |
|
25 |
23 |
127 |
184 |
361 |
305 |
0 |
2. Рассев щебня на стандартном наборе сит дал следующие результаты (см. табл.3.11). Определить наибольшую и наименьшую крупность щебня и нанести его гранулометрический состав на кривую плотных смесей.
Таблица 3.11. Варианты исходных данных для расчета зернового состава щебня
|
№ варианта |
Частные остатки (в кг) на ситах, мм |
Прошло через сито 5 мм | |||
|
40 |
20 |
10 |
5 | ||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
1 |
1,1 |
7 |
8 |
3 |
0,9 |
|
2 |
1,2 |
8 |
7 |
2,8 |
1 |
|
3 |
1,3 |
9 |
8,3 |
11,4 |
0 |
|
4 |
1,5 |
10 |
7,5 |
1 |
0 |
|
5 |
1,6 |
11 |
6 |
1,4 |
0 |
|
6 |
0,5 |
11,5 |
6 |
1,5 |
0,.5 |
|
7 |
0,6 |
10,7 |
7 |
1,5 |
0,2 |
|
8 |
0,7 |
10,5 |
7,5 |
1,2 |
0,1 |
|
9 |
0,9 |
10,1 |
6,5 |
1,8 |
0,7 |
|
10 |
1 |
9 |
8 |
2 |
0 |
|
11 |
0,4 |
12 |
7 |
0,6 |
0 |
|
12 |
0,5 |
13 |
6 |
0,5 |
0 |
|
13 |
0,6 |
11 |
7,4 |
1 |
0 |
|
14 |
0,7 |
15 |
8 |
3,3 |
3 |
|
15 |
0,8 |
14 |
9 |
4 |
2,2 |
|
16 |
0,7 |
12 |
10 |
5,3 |
2 |
|
17 |
0,6 |
13 |
12 |
3 |
1,4 |
|
18 |
0,5 |
14 |
13,5 |
2 |
0 |
|
19 |
0,4 |
11 |
7 |
1,4 |
0,2 |
|
20 |
0,3 |
12 |
7,1 |
0,6 |
0 |
|
21 |
0,2 |
14 |
5 |
0,8 |
0 |
|
22 |
2,4 |
12 |
12,4 |
3,2 |
0 |
|
23 |
0,3 |
13 |
6 |
0,7 |
0 |
|
24 |
0,5 |
11 |
7 |
1,5 |
0 |
|
25 |
0,6 |
7 |
12 |
0,4 |
0 |
Лабораторная работа № 6
Определение свойств бетонной смеси
Бетонная смесь представляет собой сложную многокомпонентную систему, состоящую из частичек вяжущего, новообразований, возникающих при взаимодействии вяжущего с водой, зерен заполнителя, воды, вводимых в ряде случаев специальных добавок, вовлеченного воздуха. Из-за проявления сил взаимодействия между перечисленными компонентами эта система приобретает связность и может рассматриваться как единое физическое тело с определенными физическими свойствами.
Для производства работ и обеспечения высокого качества бетона в конструкциях и изделиях необходимо, чтобы бетонная смесь имела консистенцию, соответствующую условиям ее укладки и уплотнения, т.е. определенную удобоукладываемость. Это основное свойство бетонной смеси оценивают показателями подвижности и жесткости. По этим показателям бетонные смеси подразделяют на следующие группы и марки (табл.3.12).
Помимо удобоукладываемости бетонные смеси характеризуются также средней плотностью, объемом вовлеченного воздуха, расслаиваемостью (при необходимости), сохраняемостью во времени свойств: удобоукладываемости, расслаиваемости, объема вовлеченного воздуха (при необходимости).
Свойства бетонной смеси зависят от ее состава, вида и свойств отдельных компонентов. Так, при увеличении содержания цементного теста и, соответственно, уменьшении содержания заполнителей смесь становится более подвижной. Аналогично влияет увеличение содержания в смеси воды, но это может вызвать расслоение смеси, а прочность бетона падает.
Таблица 3.12. Классификация бетонных смесей по удобоукладываемости
|
Группы смесей |
Марка по удобоукладываемости |
Подвижность, см |
Жесткость, с |
|
Сверхжесткая |
СЖ3 СЖ2 СЖ1 |
- - - |
Более 100 51-100 50 и менее |
|
Жесткая |
Ж4 Ж3 Ж2 Ж1 |
- - - - |
31-60 21-30 11-20 5-10 |
|
Подвижная |
П1 П2 П3 П4 П5 |
1-4 5-9 10-15 16-20 21 и более |
4 и менее - - - - |