1. Определение объемной насыпной массы
Определение этого показателя производят путем взвешивания сухого щебня в мерном цилиндре емкостью 5 л (0,005 м3). Объемная насыпная масса может определяться как в рыхлом, так и в уплотненном (вибрировать не более 40 сек.) состоянии.
Для бетонных смесей, уплотняемых вибрированием, объемную массу щебня следует определять также с уплотнением вибрированием.
=
кг/м3,
где m2 – масса цилиндра со щебнем; m1 – масса цилиндра; V – объем цилиндра.
2. Определение средней плотности зерен щебня
В стеклянный мерный цилиндр емкостью 1 л наливают 500 см3 воды и взвешивают 0,5 кг щебня. В цилиндр, находящийся в наклонном положении, осторожно опускают зерна щебня. Затем отмечают новый уровень воды в цилиндре и вычисляют среднюю плотность зерен щебня по формуле:
,
кг/м3
m – масса щебня, 0.5 кг;
V1 – первоначальный объем воды в цилиндре, м3;
V2 – объем воды в цилиндре после всыпания щебня, м3.
,
кг/м3
3. Определение межзерновой пустотности щебня
Пустотность щебня данной фракции вычисляется по формуле:
щ – средняя плотность зерен щебня, кг/м3;
щ – объемная насыпная масса щебня, кг/м3;
,
которая не должна превышать 45%.
Если щ определена в уплотненном состоянии, то полученная пустотность соответствует уплотненному состоянию щебня.
4. Определение содержания игловатых и пластинчатых зерен
Игловатыми называют такие зерна, длина которых в 3 и более раз превышает любой наибольший другой размер зерна. Пластинчатыми (лещадными) считают такие зерна, толщина которых в 3 и более раза меньше любого наименьшего размера зерна.
Наличие в щебне значительного количества игловатых и пластинчатых зерен отрицательно сказывается на качестве бетона, т.к. такие зерна ухудшают удобоукладываемость бетонной смеси и, обладая низкой прочностью на изгиб, снижают прочность бетона. Для определения содержания игловатых и пластинчатых частиц взвешивают пробу щебня 0.5 кг, рассыпают зерна на листе белой бумаги и визуально отбирают зерна, относящиеся к категории игловатых и пластинчатых. Затем эти зерна (вместе) взвешивают и вычисляют процентное содержание с точностью до 1% по формуле:
М1 – масса игловатых и пластинчатых зерен, кг;
М – масса пробы щебня, кг.
Содержание игловатых и пластинчатых зерен не должно превышать 15% по массе.
5. Определение содержания глинистых и пылеватых частиц
Глина и пыль, находящиеся на поверхности зерен щебня (гравия), препятствуют сцеплению цементного камня с заполнителем, что отрицательно сказывается на прочности бетона. Содержание этих частиц определяется методом отмучивания, которое состоит в следующем.
Взвешивают 1 кг высушенного щебня и помещают в сосуд для отмучивания, наполняемый водой так, чтобы слой воды превышал уровень щебня на 5 см. Затем щебень взбалтывают в воде деревянной лопаткой и оставляют в покое на 2 мин., чтобы осели крупные частицы. После этого воду сливают, сосуд вновь наполняют водой. Промывку щебня в указанной последовательности повторяют до тех пор, пока вода, после перемешивания со щебнем (гравием) не будет оставаться прозрачной. Сливание вести осторожно, во избежание уноса зерен мелких фракций щебня.
После окончания отмучивания промытую пробу высушивают до постоянной массы и взвешивают. Содержание отмучиваемых пылеватых и глинистых частиц определяется с точностью до 0.1 % по формуле:
,
где М – масса щебня до отмучивания, кг; М1 - масса щебня после отмучивания и высушивания, кг;
В гравии должно быть не более 1% этих частиц. В щебне – 1% и 2% соответственно для изверженных и осадочных пород, при марке бетона М300 и более; 2 и 3 % соответственно для изверженных и осадочных пород при марке бетона менее М300.
Куски щебня имеют остроугольную форму. Щебень дробят из гранита, диабаза и других изверженных пород, а также из плотных осадочных пород – известняка, доломита и измененных пород – кварцита.
Щебень чище гравия, обычно он не содержит органических примесей. Предельное содержание глинистых и пылеватых примесей: для бетонов марки М300 и выше - до 1% в щебне из изверженных пород и до 2% в щебне из карбонатных пород; для бетонов более низких марок соответственно до 2% и до 3% (по массе).
Для обычного бетона применяют щебень из пород, прочность которых выше заданной марки бетона. Необходимая прочность породы (в насыщенном водой состоянии)
Rщ > 2 Rб для бетона марки М300 и выше;
Rщ > 1,5 Rб для бетона марок менее М300.
Гравий имеет перед щебнем то преимущество, что встречается в природе в раздробленном состоянии и дробить приходится только его крупные куски. Другое преимущество гравия – несколько большая подвижность бетонной смеси из-за меньшего, чем у щебня, трения между поверхностью гравия и раствором. Гравий имеет меньший объем пустот из-за окатанности зерен и меньшего трения при укладке, благодаря чему получается больший выход бетона.
К недостаткам гравия относятся более слабое сцепление его с цементным раствором при затвердении, снижающее прочность бетона, а также загрязненности глинистными и другими примесями, вследствие чего требуется его промывка.
При выборе между щебнем и гравием исходят из стоимости и других экономических соображений. Для высокопрочных бетонов лучше применять щебень.