ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ

(табл. 2.7). Випробування щебеню (гравію) необхідно проводити як у сухому, так і у водонасиченому стані.

Щебінь (гравій) розсівають на фракції 5–10; 10–20; 20– 40 мм і проводять випробування кожної фракції окремо. Для випробувань використовують циліндр з внутрішнім діаметром D = 150 мм, з плунжером і зйомним дном (рис. 2.10). Дозволяється використовувати циліндр з внутрішнім діаметром D = 75 мм для поточного контролю якості щебеню (гравію) фракцій 5–10 та 10– 20 мм. Щебінь і гравій крупніший 40 мм попередньо подрібнюють для одержання фракцій 10–20 та 20–40 мм. Якщо петрографічний склад випробуваного щебеню (гравію) однорідний, міцність матеріалу фракції 40–80 мм можна характеризувати показниками за результатами випробувань фракції 20–40 мм.

а

б

в

Рис. 2.10. Циліндр для визначення дробильності щебеню при стиску: а – циліндр; б – зйомне дно; в – плунжер

Для випробувань щебеню (гравію) у циліндрі діаметром 150 мм необхідно підготувати пробу щебеню (гравію) розміром не менш 4 кг, у циліндрі діаметром 75 мм – пробу щебеню (гравію) розміром не менш 0,5 кг. До встановленого вертикально циліндра повільно без ущільнення насипають щебінь (гравій) з висоти 50 мм таким чином, щоб рівень щебеню (гравію) не доходив до краю циліндра приблизно на 15 мм. Потім до циліндра встановлюють плунжер так, щоб верх плити плунжера збігався з краєм циліндра і розміщують циліндр з випробовуваним кам’яним матеріалом у центрі нижньої плити пресу, підводять до нього верхню плиту пресу і вмикають насос пресу. Швидкість підвищення навантаження

51

має бути у межах 1–2 кН/с, максимальне навантаження для циліндра діаметром 150 мм складає 200 кН, для циліндра діаметром

75 мм – 50 кН.

Після досягнення максимального необхідного навантаження пресу його знімають, а щебінь (гравій), який випробовують, висипають із циліндру, зважують з точністю 1 % і розсівають крізь контрольне сито з розміром отворів 1,25 мм для фракції 5 – 10 мм, 2,5 мм для фракції 10–20 мм і 5 мм для фракції 20–40 мм. Коли щебінь (гравій) випробовують у насиченому водою стані, тоді проводять мокре просіювання, а залишок на ситі протирають вологою м’якою тканиною і зважують.

Втрата щебеню (гравію) за масою

	Др =	m −m1	100 , %,	(2.25)
		m

де m – маса усієї проби щебеню (гравію), г;

m1 – маса залишку щебеню (гравію) на контрольному ситі, г.

	Марки щебеню за показником дробильності				Таблиця 2.7
		Втрати за масою, %
Марка щебеню	із вивержених порід		з осадових і метаморфічних порід
за міцністю
	інтрузивні	ефузивні	у сухому стані		у насиченому
					водою стані
1400	до 12	до 9	-		-
1200	більш 12–16	більш 9–11	до 11		до 11
1000	більш 16–20	більш 11–13	більш 11–13		більш 11–13
800	більш 20–25	більш 13–15	більш 13–15		більш 13–15
600	більш 25–34	більш 15–20	більш 15–19		більш 15–20
400	-	-	більш 19–24		більш 20–28
300	-	-	більш 24–28		більш 28–38
200	-	-	більш 28–35		більш 38–54

Марку щебеню за міцностю установлюють за результатами випробувань на дробильність із табл. 2.7, марку гравію – із табл. 2.8.

52

При цьому показник дробильністі щебеню можна розглядати як умовний показник міцності гірської породи, тобто між величиною дробильності щебеню та міцністю гірської породи, з якої його виготовлено, існує зв’язок. Цей зв’язок встановлено експериментальними дослідженнями і відбито у нормативному документі.

Таблиця 2.8

Марки гравію за показником дробильності

Марка щебеню за	Витрати за масою після	Орієнтовні показники міцністі
		порід, які складають зерна гравію,
дробильністю	випробування,%	МПа
Др.8	До 8	Більш 100
Др.12	Більш 8 – 12	Більш 80 – 100
Др.16	Більш 12 – 16	Більш 60 – 80
Др.24	Більш 16 – 24	Більш 40 – 60

Стираність щебеню (гравію) у поличному барабані характеризує здатність матеріалу змінювати масу під дією стираючих зусиль. Стираність визначають для щебеню (гравію), який передбачають використовувати для будівництва автомобільних доріг.

При обертанні поличного барабану з щебенем (гравієм) та сталевими (чавунними) кульками зерна щебеню (гравію) та кульки захоплюються полицею барабану і підіймаються вгору разом з нею та з корпусом барабану на певну висоту, а потім падають. У місці падіння сталевої (чавунної) кульки, а також при падінні одного на одне сусідніх зерен щебеню (гравію) здійснюється руйнування частинок цих зерен, взаємне стирання поверхні зерен щебеню (гравію) внаслідок їх співударяння.

Випробуванням підлягає щебінь (гравій) фракцій 5–10, 10–20, 20–40 мм; щебінь крупніший 40 мм подрібнюють, просівають та після цього випробованого зерна розміром 20–40 мм. Якщо петрографічний склад випробуваного матеріалу однаковий, тоді для встановлення зносу фракції 40–80 мм можна використовувати результати випробуваньдля фракції 20–40 мм.

Для визначення стираності щебеню (гравію) зважують з точністю 1 % пробу 5 кг (з природною вологістю) для фракцій 5–10 та 10–20 мм і пробу 10 кг для фракцій 20–40 мм. Пробу

53

завантажують до поличного барабану (рис. 2.11) разом з чавунними або сталевими кульками діаметром близько 48 мм та масою 405 г кожна. Кришку барабану закріплюють і барабан приводять до обертання із швидкістю 30–33 об/хв.

Рис. 2.11. Поличний барабан

Кількість чавунних або сталевих кульок, а також загальну кількість обертів барабану в процесі одного випробування щебеню (гравію) приймають із табл. 2.9.

Таблиця 2.9

Нормовані кількості чавунних (сталевих) кульок та обертів поличного барабану залежно від розміру фракції щебеню (гравію)

	Розмір фракції	Кількість чавунних або	Кількість обертів поличного
	щебеню (гравію),	сталевих кульок,	барабану, необхідних
		необхідних для
	мм		випробування
		випробування
	від 5 до 10	8	500
	більш 5 – 15	9	500
	10 – 20	11	500
	20(25) – 40	12	1000

Після закінчення випробування проби щебеню (гравію) у барабані вивантажують вміст барабану, вибирають чавунні (сталеві) кульки і просівають щебінь (гравій) крізь контрольне сито з сіткою 1,25 мм, перед яким встановлено запобіжне сито з отворами 5 мм. Залишки на обох ситах з’єднують разом і зважують. Випробування повторюють на новій пробі.

54

Стираність щебеню (гравію)

	С =	m −m1	100,%,	(2.26)
		m

де m – маса проби щебеню (гравію) перед випробуванням, г;

m1 – сумарна маса залишків на контрольному та запобіжному ситах після оброблення проби матеріалу у поличному барабані, г.

Кінцевий результат знаходять як середнє арифметичне значення з результатів двох випробувань з точністю 0,1 %. При випробуванні нефракційного щебеню (гравію) показник стираності підраховують як середнє значення із показників випробувань окремих складових фракцій.

Марку щебеню за зносом у поличному барабані визначають із табл. 2.10.

Таблиця 2.10

Марки природних кам’яних матеріалів за зносом у поличному барабані

Марка щебеню	Втрата за масою при випробуванні у поличному барабані,
		%
за зносом
	щебеню		гравію
И-I	до 25		до 20
И-II	більш 25 до 35		більш 20 до 30
И-III	більш 35 до 45		більш 30 до 40
И-IV	більш 45 до 60		більш 40 до 50

2.6. Випробування піску

Природний пісок – це осадова дрібноуламкова гірська порода, що утворилась в результаті накопичення продуктів вивітрювання різних гірських порід. Пісок являє собою пухке скупчення округлених, рідше кутастих зерен мінералів з переважним розміром зерен 5–0,14 мм. Пісок звичайно вміщує домішки пилуватих та глинистих частинок, іноді – органічних речовин. Окрім подібного природного піску, у будівництві часто застосовують відповідні за розміром сипкі матеріали, одержані в результаті подрібнення скельних гірських порід (подрібнений пісок), а також піски з відсівів продуктів подрібнення гірських порід при виробництві з

55

них щебеню (подрібнений пісок з відсівок), пісок з мінеральних побочних продуктів промисловості (штучний пісок).

Пісок широко застосовують як дрібний заповнювач для всіх видів бетонів та розчинів, для виконання різних робіт у дорожньому будівництві, для улаштування баластного шару залізничної колії та для іншого. Якість піску як будівельного матеріалу залежить від його мінерального та гранулометричного складів, крупності та форми зерен і характеру їх поверхні, наявності у його складі домішок. Технічні умови до пісків з насипною густиною більш 1800 кг/м3 наведені у ДСТУ БВ.2.7-32-95, методи випробувань встановлені ГОСТ 8735.

Відбір проб для випробувань піску здійснюють шляхом відбору частинних проб, з яких при змішуванні одержують середню пробу піску. Одержану пробу після ретельного перемішування зменшують методом квартування або за допомогою жолобчатого дільника. Масу проби піску призначають залежно від виду випробування, і вона може досягати 5–10 кг. Маса середньої проби повинна перевищувати розмір зазначеної проби не менш ніж у 4 рази.

Мінерально-петрографічний склад природного піску визна-

чають у спеціалізованих лабораторіях під час геологічної розвідки родовищ. Переважна кількість природних пісків складається з кварцових зерен з домішками різних мінералів (польових шпатів, слюди, глауконіту, глини та ін.). При вивченні мінеральнопетрографічного складу визначають форму (округлена або кутаста) та характер поверхні зерен піску (гладка або шорстка).

Зерновий (гранулометричний) склад піску визначають з допомогою набору стандартних сит з сітками 0,14; 0,315; 0,63; 1,25 мм та з круглими отворами розміром 2,5 або 3; 5 та 10 мм

(рис. 2.12).

Для визначення зернового (гранулометричного) складу піску відбирають пробу піску масою 2 кг, висушують її до постійної маси і просівають спочатку крізь сита з круглими отворами 5 та 10 мм і таким чином визначають, чи забруднений пісок гравієм або щебенем

	Гр10 =	m10	100,%,	(2.27)
		m

56

	Гр5 =	m5	100,%,	(2.28)
		m

де m10 – частинний залишок на ситі № 10, г; m5 – частинний залишок на ситі № 5, г; m – маса усієї проби, г.

Рис. 2.12. Визначення частинних залишків сипкого матеріалу розсіванням на стандартних ситах

Частинний залишок на ситі – це відношення залишку на ситі до маси всієї проби, що випробується, виражене у відсотках.

Потім одержують з проби піску, що пройшла крізь сито № 5, наважку масою 1000 г для визначення зернового (гранулометричного) складу піску без фракції гравію (щебеню). Підготовану наважку просівають крізь набір сит з круглими отворами діаметром

2,5 (3,0) мм, та з сітками №№ 1,25; 0,63; 0,315 та 0,14. Якщо пісок вміщує значну кількість глинистих домішок, тоді необхідно спочатку наважку піску промити з відмучуванням одержаної суспензії. Вміст частинок, які відмучують, включають до вмісту тих частинок, що пройшли крізь сито № 0,14. Залишок на ситі № 0,14 висушують та просіюють крізь набір стандартних сит механічним або ручним способом. За результатами просіювання підраховують частинний залишок на кожному ситі у відсотках

57

	аі =	mi	100,	(2.29)
		m

де mi – маса залишку на даному ситі, г; m – маса усієї наважки, г.

Потім підраховують повний залишок (Аі,%) на кожному ситі

Аі = а2,5 + а1,25 + ... а0,14,

(2.30)

де а2,5 + ... + а0,14... – сума частинних залишків на усіх попередніх ситах (менш сита № 5),%; аі – частинний залишок на даному ситі,%.

Повний залишок на ситі – це сума частинного залишку на ситі та частинних залишків на всіх більш крупних ситах.

Зерновий склад піску характеризують модулем крупності

	Мк =	А2,5 + А1,25 + А0,63 + А0,315 + А0,14	,	(2.31)
		100

де А2,5 ... А0,14 –повні залишки на відповідних стандартних ситах,%. За модулем крупності та величиною повного залишку за масою на ситі № 0,63 призначають групу піску та галузь його застосування

(табл. 2.11). Визначальним показником при призначенні групи піску є його модуль крупності.

		Таблиця 2.11
Класифікація пісків за крупністю
	Модуль крупності,	Повний залишок на ситі з
Група піску		розміром отворів 0,63 мм, %
	Мк	за масою
Підвищеної крупності	Більш 3,0 до 3,5	Більш 65 до 75
Крупний	Більш 2,5 до 3,0	Більш 45 до 65
Середній	Більш 2,0 до 2,5	Більш 30 до 50
Дрібний	Більш 1,5 до 2,0	Більш 10 до 30
Дуже дрібний	Більш 1,0 до 1,5	До 10

Для улаштування дорожнього одягу в якості заповнювачів для бетону необхідно використовувати тільки піски підвищеної крупності, крупний, середній та дрібний піски. Дуже дрібний пісок використовують у будівельних розчинах. Якщо піски не задовільняють за зерновим складом зазначеним вимогам, тоді вико-

58

ристовують збагачені або фракціоновані піски. Звичайно як добавку для підвищення крупності піску до дрібних пісків використовують крупну фракцію подрібнених пісків, подрібнених пісків з відсівів або природного піску. Вміст зерен, що проходять крізь сито № 0,14 (пилувидні та глиністі фракції), у природних та подрібнених пісках не повинен перевищувати за масою 10 %, у збагачених пісках – 5 %. Вміст зерен розміром 10 мм для усіх видів пісків не повинен перевищувати 0,5 % за масою.

Вміст пилуватих, глинистих та мулистих частинок визна-

чають методом відмучування. Для проведення відмучування з середньої проби піску, висушеної до постійної маси та просіяної крізь сито №5, беруть наважку 1000 г, розміщують її у посудині для відмучування піску (рис. 2.12) або у металічному циліндрі, що має дно висотою не менш 300 мм із сифоном. Потім наважку піску у посудині заливають водою таким чином, щоб над піском шар води був висотою приблизно 200 мм, розмішують пісок із водою і витримують одержану суспензію протягом 2 годин, при цьому її періодично перемішують. Після витримки вміст посудини ретельно перемішують і залишають у спокої начас, щовизначається за табл. 2.12.

Рис. 2.13. Посудина для відмучування піску та щебеню

Таблиця 2.12

Час витримування суспензії піску у воді залежно від температури

Діаметр	Глибина	Час витримування суспензії залежно від
мулистих	відбору			температури, °С
частинок, мм	проби, см
		15	17		20	22	25
0,05	25	2 хв 7с	2 хв		1 хв 57 с	1 хв 45 с	1 хв 35 с

59

Після витримування піску у циліндрі з водою протягом зазначеного часу крізь нижній отвір циліндра зливають одержану під час промивання суспензію, при цьому шар води над піском залишають висотою не менш 30 мм. Залишок знов заливають водою до верхнього зливного крану, збовтують, витримують протягом того ж часу і зливають в одну суспензію крізь нижній отвір. Відмучування піску продовжують до тих пір, поки вода після промивання його не залишиться прозорою. Після закінчення відмучування промиту наважку піску висушують до постійної маси.

Таблиця 2.13

Граничний вміст у піску пилувидних, глинистих та мулистих частинок

	Вміст пиловидних,	В тому числі
Вид піску	глинистих та	вміст глини у
	мулистих частинок	грудках
	% за масою, не більш
Природний:
підвищеної крупності, крупний та
середній	3	0,5
дрібний та дуже дрібний	5	0,5
Збагачений:
крупний та середній	2	0,25
дрібний	3	0,35
З відсівів подрібнення	5	0,5
Збагачений з відсівів подрібнення	3	0,35

Вміст пилуватих, глинистих та мулистих частинок у піску, що визначають відмучуванням (Пвідм,%)

	Пвідм =	m −m1	100 , %,	(2.32)
		m

де m – маса сухої наважки піску до відмучування, г;

m1 – маса висушеної наважки піску після відмучування, г.

60