Исследование свойств крупного заполнителя

 

Для испытания щебня или гравия от каждой поступающей партии массой 500 т отбирают среднюю пробу. От 10 до 15 частичных проб из разных мест партии соединяют и методом квартования получают сокращенную пробу массой 80 - 150 кг.

Зерновой состав щебня или гравия определяют просеиванием просушенной пробы через набор сит с диаметрами отверстий 70; 40; 20; 10 и 5 мм

(стандартный набор сит). Если остаток образовался на сите с отверстиями диаметром 70 мм, используют проволочные кольца - калибры диаметром 100, 120 мм и более и таким образом определяют максимальный размер зерен заполнителя.Массу пробы для испытаний принимают по таблице 1.2.

 

Таблица 1.2

Масса проб для испытаний крупного заполнителя.

 

Наибольшая крупность зерен, мм	Масса пробы, кг
	1 - 10

 

Остатки щебня (гравия) на каждом сите взвешивают и определяют частные остатки а_i, % по формуле (1.3)

Рассчитывают полные остатки на каждом сите

A_i=a₇₀+....+ a_i. (1.6)

Устанавливают наибольшую D_max и наименьшую D_min крупность зерен заполнителя по следующим признакам:

- наибольшая крупность зерен соответствует размеру отверстий сита, полный остаток на котором не превышает 5 %;

- наименьшая крупность зерен соответствует размеру отверстий сита, полный остаток на котором не менее 95 %.

Для оценки качества зернового состава щебня (гравия) значения полных остатков на ситах с контрольными отверстиями D_min, 0,5(D_max+ D_min)_, D_max и 1,25 D_max наносятся на график зернового состава щебня (гравия) (см рис. 1.2) Заполнитель считается пригодным по зерновому составу для использования в бетоне если построенная кривая располагается в заштрихованной части графика.

Область мелкого щебня (гравия)

Область крупного щебня (гравия)

Рис. 1.2 График зернового состава щебня (гравия)

Примеры решения задач по заполнителям для бетона

Задача

Рассчитать модули крупности и эффективности речных рядового (1) и классифицированного (2) песков следующего зернового состава:

Таблица 1.3

	Частные остатки аi на ситах, %
Dсит, мм		2,5	1,25	0,63	0,315	0,14	прошло через 0,14 мм
Песок 1 Песок 2

Истинная плотность r песков 1 и 2 равна 2600 кг/м³.

Насыпная плотность песка 1 - 1400 кг/м³, песка 2 - 1650 кг/м³.

Решение.

Полные остатки на ситах рассчитаны согласно (1.4) и представлены в табл 1.4.

Таблица 1.4

	Полные остаткиАi на ситах, %
Dсит, мм	2,5	1,25	0,63	0,315	0,14
Песок 1 Песок 2

 

Модуль крупности песков расчитывается по формуле (1.5)

М_{кр 1} =(5+10+25+45+95)/100= 1,8 (М_{кр 1}< 2 - следовательно песок 1 - мелкий).

М_{кр 2} =(10+35+65+85+100)/100= 2,95 (2< М_{кр 2}< 2,5 следовательно песок 2 - крупный).

Наиболее обоснованными критериями оценки качества мелкого заполнителя служат значения удельной поверхности и межзерновой пустотности песка, от которых зависит расход цементного теста используемого на покрытие поверхности зерен песка слоем теста необходимой толщины и заполнение межзернового пространства.

Объем цементного теста (м³/кг), необходимый для смазки зерен, рассчитывается по формуле:

V ₁ = 13 ^· 10^-6 S, (1.7)

где 13^·10^{-6 м - экспериментально установленная толщина пленки цементного теста на частицах песка, обеспечивающая необходимую смазку поверхности зерен заполнителя;}

S - удельная поверхность зерен мелкого заполнителя, м²/кг.

Удельная поверхность зерен песка может быть приближенно вычислена по формуле А.С. Ладинского:

 

S= (6,35 k/ 1000)(0,5 а+ b +2 c +4 d +8 e +16 f +36 g), (1.8)

где а,b,c,d,e,f - частные остатки (%) соответственно на ситах 5; 2,5; 1,25; 0,63; 0,315; 0,14 мм;

g - остаток, прошедший через сито 0,14 мм;

k - коэффициент, определяемый видом песка:

k =2 для овражного (горного) песка,

k =1,65 для среднего и крупного речного (морского) песка,

k =1,5 для мелкого речного (морского) песка.

 

Удельный объем межзерновых пустот (м³/кг) рассчитывается по уравннию:

 

V ₂ =(r-r_н)/(rr_н), (1.9)

где r - истинная плотность песка, кг/м³;

r_н - насыпная плотность песка, кг/м³.

 

Модуль эффективности является интегральным показателем и равен удельному объему теста необходимого для заполнения межзерновых пустот и смазки поверхности зерен песка:

 

M_эф= V ₁ +V ₂ = 13 ^· 10^-6 S+ (r-r_н)/(rr_н) (1.10)

 

Удельная поверхность песков 1 и 2 соответственно равна:

S ₁=(6,35 k/1000)(0,5 ^· 0+ 5+2 ^· 5+4 ^· 15+8 ^· 20+16 ^· 50+36 ^· 5)= 11,57 м²/кг,

S ₂=(6,35 k/1000)(0,5 ^· 0+10+2 ^· 25+4 ^· 30+8 ^· 20+16 ^· 15+36 ^· 0)= 6,08 м²/кг.

Модуль эффективности песков 1 и 2 соответственно равен:

 

M_{эф 1} = 13 ^· 10^{-6 ·} 11,57 + (2600-1400) /(2600 ^· 1400) =0,48 ^· 10^-3 м³/кг;

M_{эф 2} = 13 ^· 10^{-6 ·} 6,08 + (2600-1650) /(2600 ^· 1650) =0,30 ^· 10^-3 м³/кг.

Расход цемента при использовании в качестве заполнителя классифицированного песка в 1,6 раза меньше, чем рядового песка.