Гравий и щебень для бетона

Методические указания к выполнению лабораторных работ по дисциплине «Материаловедение. Технология конструкционных материалов» для студентов дневного и заочного отделения специальностей 2903(ПГС) и 2915(ЭиУН).

г. Наб. Челны

2003г

Гравий и щебень для бетона. Методические указания к выполнению лабораторных работ по дисциплине «Материаловедение. Технология конструкционных материалов» для студентов дневного и заочного отделения специальностей 2903(ПГС) и 2915(ЭиУН)./Составители: Антонов В. Г., Крутова В. Н. Набережные Челны: КамПИ,2003,14с.

Целью лабораторной работы является ознакомление студентов с основными методами проверки качества строительных материалов.

Рецензент В. А. Чернов

Печатается по решению редакционно-издательского совета Камского Государственного Политехнического института от…………….2003 года

Камский государственный политехнический институт, 2003

ВВЕДЕНИЕ

Гравием называют смесь природных минеральных окатанных зерен крупностью от 5 мм до 70 мм.

Часто для улучшения качества гравия, как заполнителя для бетона, его подвергают дроблению.

Щебнем называют материал, полученный в результате дробления горных пород. Крупность зерен щебня от 5 мм до 70 мм.

Щебень может быть получен как из прочных горных пород вулканического происхождения, так и из менее прочных осадочных пород.

Оценку качества заполнителя делают в соответствии с требованиями стандартов.

ГОСТ 10268-80 – Заполнители для тяжелого бетона. Общие требования.

ГОСТ 8268-82 – Гравий для строительных работ. Общие требования.

ГОСТ 8267-82 – Щебень из естественного камня для строительных работ. Общие требования.

ГОСТ 10260-87 – Щебень из естественного гравия для строительных работ. Общие требования.

ГОСТ 8269-87 – Щебень из естественного камня, гравий и щебень из гравия для строительных работ. Методы испытаний.

Щебень и гравий могут применяться для армированного и неармированного бетонов; для строительства автомобильных дорог и других видов строительных работ.

Правила отбора проб, в основном, сохраняются те же, что были рассмотрены в разделе “Песок для строительных работ”. Отобранная проба усредняется и сокращается до необходимого количества методом квартования. Масса усредненной пробы определяется стандартом /ГОСТ 8269-87/ в зависимости от вида и количества предполагаемых испытаний.

Гравий и щебень могут поставляться без разделений на фракции или по фракциям:

от 5 до 10 мм от 20 до 40 мм

от 10 до 20 мм от 40 до70 мм

Целью работы является усвоение основных методических положений для испытания гравия и щебня и получения навыков в оценке качества этих материалов.

1.МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЯ

До начала испытания материал должен быть высушен до постоянной массы в сушильном шкафу при температуре 105-110⁰С до такого состояния, когда разница между двумя последними взвешиваниями с интервалом не менее 3-х часов будет составлять не более 0,1%.

1.1.Определение зернового состава

Правильно подобранный зерновой состав гравия и щебня /заполнителя для бетона/ позволяет создавать плотные морозостойкие бетоны с минеральным расходом цемента.

Для определения зернового состава взвешивают пробу, размер которой определяют в зависимости от наибольшей крупности исследуемого материала.

Наибольшую крупность заполнителя предварительно определяют на глаз.

Таблица 1.1.

Выбор пробы в зависимости от крупности зерен щебня

Навеску гравия просевают последовательно через набор стандартных сит с круглыми отверстиями диаметром 3, 5, 10, 15, 20, 25, 40, 70 мм. Для зерен крупнее 70 мм применяют проволочные калибры различного диаметра. При наличии в гравии /щебне/ песка дополнительно просеивают также и через сита, принятые для песка. Указанные сита устанавливают в колонку и через них просеивают навеску сразу и по частям. Слой щебня в сите допускается не толще наибольшей крупности зерен. Остатки на каждом сите взвешивают и записывают в таблицу, в строку частные остатки в граммах /см. пример ситового анализа гравия/.

Частные остатки пересчитывают в % от всей навески, а затем определяют остатки на ситах в % аналогично выполненной работе по испытанию песка.

По результатам первого просеивания определяют наибольшую /Д_наиб/ и /Д_наим/ крупности гравия /щебня/, среднюю крупность / / и 1,25 Д_наиб.

Наибольшей крупностью гравия /щебня/ называют размер сита, на котором полный остаток равен пяти процентам.

Наименьшей крупностью гравия называют размер сита, на котором полный остаток равен 95%.

ПРИМЕЧАНИЕ: если указанные значения /5 и 95%/ полных остатков находятся между двумя смежными ситами, то наибольшую и наименьшую крупности принимают по размерам ближайших сит.

Таблица 1.2.

Пример ситового анализа гравия /навеска 10 кг/

Таблица 1.3.

Нормативная таблица зернового состава

Размер отверстий контрольных сит, мм	1,25Днаиб	Днаиб		Днаим
Полные остатки на ситах в % по весу		0-5	40-70	95-100

Если при сопоставлении двух таблиц фактические полные остатки не укладываются в пределы нормативной таблицы, то в заключении отмечают, что зерновой состав гравия не соответствует стандарту.

Гравий /щебень/, не удовлетворяющий таблице, не экономичен. Такой гравий будет иметь повышенную пустотность и потребует большего расхода цемента, если из него изготовляют бетон.

1.2.Определение прочности гравия /щебня/

Крупный заполнитель /щебень или гравий/, применяющийся для бетона, должен быть значительно прочнее самого бетона.

Прочность исходной породы /в водонасыщенном состоянии/, из которой получен щебень, должна быть выше марки бетона:

а) для бетонов марок до 300 /класс В25/ - не менее, чем в 1,5 раза;

б) для бетона марок 300 /класс В25/ и выше – не менее, чем в 2 раза.

Предварительную оценку прочности гравия /щебня/ можно получить испытанием на дробимость в цилиндре. Дробимость определяют в цилиндре диаметром и высотой 150 мм /или 75 мм/ со съемным дном и плунжером, входящим в цилиндр.

Исследуемый материал предварительно рассеивают на стандартные фракции: 5-10, 10-20, 20-40 мм. Каждую фракцию испытывают отдельно в сухом или насыщенном состоянии.

От каждой фракции отирают навеску гравия 3 кг для цилиндра диаметром 150 мм и 0,4 кг для цилиндра диаметром 5-75 м.

Навеску гравия всыпают с высоты 5 см в цилиндр, вставляют плунжер и материал подвергают сжатию на прессе силой 20 т /для малого цилиндра 5 т/. скорость повышения давления принимают 100-200 кгс в сек. раздробленные пробы просеивают через сита, указанные в табл. 1.4.

Таблица 1.4.

Размеры отверстий сит

После просеивания на ситах для каждой фракции взвешивают и подсчитывают дробимость с точностью до 1% по формуле:

,

где - навеска гравия, г;

- масса остатка на контрольном сите, г.

Показатель дробимости рядового гравия определяют как средневзвешенное дробимостей каждой фракции.

Например, при определении зернового состава гравия /щебня/ установлено, что в нем содержатся фракции в количестве 10-20 мм – 30%; 20-40 мм – 60%; 40-70 мм – 10%.

Для каждой фракции получены соответственно дробимости 14, 8 и 9%. Средневзвешенный показатель дробимости составит:

Следовательно, согласно таблице дробимости гравий имеет марку Др12. процентное соотношение между фракциями определяют по результатам первого просеивания гравия при определении зернового состава. По дробимости гравий /щебень/ делят на 3 марки Др8, Др12, Др16.

Марку дробимости определяют по таблице в зависимости от потери веса в % после испытания. Эта же таблица ориентировочно определяет предельные марки бетона по дробимости гравия /щебня/.

Таблица 1.5.

Таблица марок гравия по дробимости

Примечание: для бетона марки 400 /классВ30/ и выше должен применяться щебень или щебень из гравия /ГОСТ 10268-80/.

Пользуясь методом раздавливания, можно определить марку щебня, состоящего из породы одного наименования.

В зависимости от раздавливания в цилиндре щебень из осадочных пород подразделяют на 6 марок: 1200, 1000, 800, 600, 300, 200.

Таблица 1.6.

Таблица для определения марки щебня

из осадочных пород

Аналогичные таблицы /ГОСТ 8267-82/ имеются для изверженных и метаморфических пород /марки 1200, 100, 800, 600/.

Кроме испытания на прочность в некоторых случаях щебень /гравий/ подвергают испытанию на износ в полочном барабане /для дорожных бетонов и т.п./ или удару на копре.

1.3. Испытание заполнителя на износ

Испытание гравия /щебня/ на износ выполняют в полочном барабане. Полочный барабан вращается со скоростью 30-33 об/мин. Диаметр барабана 700 мм, ширина 500 мм. К крышке барабана с внутренней стороны приварена полочка из уголка 100х100 мм.

При вращении барабана щебень /гравий/ вместе с мелющими стальными шарами поднимается полкой вверх и при падении сильно изнашивается.

Заполнитель испытывают при естественной влажности. Размер навески выбирают в зависимости от наибольшей крупности материала.

Мелкие зерна отсеивают на сите размером, равным наименьшей крупности заполнителя; если содержание пылевидных и глинистых фракций превышает 1%, то материал предварительно промывают и испытание ведут отдельно по фракциям.

Количество шаров выбирают в зависимости от размера фракций.

Таблица 1.7.

Таблица размеров навесок, количества шаров

и оборотов барабана

Примечание: 1. Если размер /Д_наиб/ превышает40 мм, то фракцию крупнее 40 дробят до размера 20-40 мм.

2. В случае испытания заполнителя однородного минерального состава крупные зерна не испытывают и износ их характеризуют результатами фракции 20-40.

После испытания каждую фракцию просеивают на ситах 5 и 1,25 мм /первое сито ставят для предохранения от повреждений сетки второго сита/.

Износ определяют по формуле:

,

где - масса фракции заполнителя, кг;

- остатки на ситах 5 и 1,25 мм, кг.

В случае испытания нескольких фракций общую характеристику подсчитывают как среднее взвешенное значение результатов испытания всех фракций.

На прочность бетона могут повлиять, в сторону ее снижения, зерна слабых пород пластинчатой /лещадной/ или игловатой формы.

Разрушение образцов бетона, изготовленного из гравия или щебня с большим содержанием слабых и лещадных зерен, проходит не только по цементному камню, но и в очень большом количестве по зернам заполнителя и поэтому его прочность снижается. Оба вида отличаются тем, что у них одно измерение /толщина, диаметр/ в три раза меньше других размеров.

Содержание таких зерен в гравии /щебне/ допускают только до 15%. Ограничивают также содержание зерен слабых выветрелых пород – не более 10%.

Зерна слабых пород и лещадные отбирают из навески гравия /щебня/ 1 кг, взвешивают и определяют их процентное содержание по отношению ко всей навеске.

Для определения зерен слабых пород навеску гравия в 1 кг подвергают осмотру и испытанию пористых и слабых на вид зерен легкими ударами молотка.

1.4. Определение пылевидных, глинистых и органических примесей

Так же, как и в песке, пылевидные, глинистые и органические примеси снижают качество гравия и щебня.

Методы определения перечисленных включений приняты без каких-либо изменений по методам для испытания песка. Для отмучивания навеску гравия принимают 5 кг при Д40 мм и 10 кг при Д70 мм. Содержание пылевидных и глинистых примесей в гравии допускают для бетонов всех марок не более 15%. Сосуд для отмучивани гравия имеет больший объем, чем для песка /А=230 мм, В=350 мм/.

1.5. Определение плотности гравия /щебня/

Для определения пустотности гравия /щебня/ необходимо знать плотность, которая может быть определена следующим образом.

Промытый и высушенный до постоянной массы гравий берут количестве 1 кг и погружают в сосуд с водой на 3 часа. После этого воду сливают и гравий высушивают обтиранием. Затем просушенный таким образом гравий постепенно помещают в частично наполненный водой мерный цилиндр емкостью 1 л. Определив объем воды в цилиндре до и после погружения гравия, подсчитывают плотность по формуле /г/см³/:

,

где с₁- навеска высушенного гравия, г;

V₁ - объем воды в мерном цилиндре до погружения в него гравия, мл/см³;

V₂ - объем воды в цилиндре после погружения взятой навески гравия, мл/см³.

Плотность можно определить также одним из способов, изложенных в методичке «Физико-механические свойства материалов», например, с помощью металлического объемомера или пикнометра.

1.6. Определение насыпной плотности гравия /щебня/

Насыпную плотность гравия /щебня/ определяют путем взвешивания его в мерном сосуде определенного объема.

Чаще всего в качестве мерных сосудов берут цилиндры объемом 5, 10 или 20 литров /в зависимости от наибольшей крупности заполнителя соответственно до 10, 20 и 40 мм/. Высота сосуда должна быть равна его диаметру.

Гравий или щебень насыпают в такой мерный цилиндр с высоты 10 см до образования конуса над верхом мерного цилиндра из гравия /щебня/, который затем срезают вровень с краями цилиндра /без уплотнения/. После выравнивания цилиндр с гравием взвешивают. Масса цилиндра без гравия может быть определена до или после определения массы гравия.

Насыпную плотность гравия или щебня определяют по формуле /кг/см³/:

,

где с₁ -масса мерного цилиндра, кг;

с₂ - масса мерного цилиндра с гравием, кг;

V - объем мерного цилиндра, м³.

Как правило, насыпную плотность определяют три раза, причем для каждого определения берут новую пробу гравия /щебня/.

Насыпную плотность подсчитывают как среднее из трех определений.

1.7. Определение пустотности гравия /щебня/

Пустотность гравия или щебня определяют при наличии значений насыпной плотности зерен и плотности гравия /щебня/. Для определения пользуются формулой:

,

где П- пустотность гравия /щебня/, %;

ρ_н - насыпная плотность гравия, кг/м³;

ρ - плотность зерен гравия, г/см³.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. А. Н. Попов. Лабораторные испытания строительных материалов и изделий. Учебное пособие. М.: Высшая школа. 1984. 168 с.

2. Г. И. Горчаков. Строительные материалы. Учебник для студентов ВУЗов. М.: Высшая школа. 1981. 412 с.

3. 3.В.Г.Микульский, В.Н. Куприянов, Г.П. Сахаров и др. Строительные материалы: Учебник (Под общей ред. В.Г. Микульского). М.: Изд-во АСВ, 2000.- 536 с.

Поиск по сайту: