Испытание заполнителей для растворов и бетонов.

1.Теоретическое обоснование . Заполнители в бетоне могут мелкие и крупные. Мелким заполнителем служит песок, а крупным - гравий или щебень. Занимая до 90% объема бетона, заполнители выполняют техническую и экономическую роль. Техническая роль заполнителя заключается в том, что он образует жесткий каркас в бетоне, уменьшает его усадку и предупреждает этим появление трещин. Экономическая роль заполнителей в том, что они до минимума сводят потребность в цементе. Толщина водных пленок на зернах твердых компонентов при одном и том же кол-ве воды в смеси может быть различной и будет зависеть от суммарной поверхности зерен: чем она больше, тем более тонким слоем распределится вода на поверхности, тем меньше окажется подвижность бетонной смеси. Суммарная поверхность заполнителей обусловлена их зерновым составом и крупностью зерен. Мелкие зерна имеют поверхность больше, чем крупные. Поэтому всегда следует стремиться применять заполнители с возможно большей, но допустимой крупностью зерен. Кроме того, в заполнителях могут содержаться мельчайшие частицы глины и пыли, сильно увеличивая удельную поверхность заполнителя. Стандарт ограничивает их допустимое содержание. Пустотность заполнителя зависит от соотношения его зерен различной крупности, т.е. зернового состава.

На скорость твердения влияют органические примеси в виде гумусовых кислот. Согласно ГОСТ, щебень получают путем дробления горных пород, а также из искусственного камня (например, кирпича). По крупности зерен его делят на несколько фракций: 5-10, 10-20, 20-40, 40-70. Для бетона массивных сооружений можно использовать фракцию щебня крупнее 70 мм. Зерен пластинчатой (лещадной) и игловатой формы в щебне должно быть не более 15%. В зависимости от добротности при сжатии (раздавливании) в цилиндре, щебень подразделяют на 7 марок по прочности: 1200, 1000, 800, 600, 400, 300 и 200. По степени морозостойкости - Мрз 15, 25, 50, 100, 150, 200 и 300. К гравию предъявляют такие же требования, как и к щебню.

 2. Приборы и материалы.

2.1 Весы технические с разновесами.             2.2 Пикнометр на 100 мл.

 2.3 Эксикатор.                                              2.4.Сушильный шкаф.

2.5.Песок, высушенный и просеянный .             2.6.Стандартный набор сит.

2.7.Весы шкальные РН-50Ш13П2-1.                         2.8.Совки.

 2.9.Чашки.                                                                    2.10.Противень лабораторный.

2.11.Сосуд для отмучивания.                          2.12.Секундомер.      

2.13.Раствор едкого натра технического.       2.14.Щебень и гравий 

   2.15.Сернокислый натрий.                                     2.16.Дистиллированная вода.

3.Программа работы .

3.1.Определение объемной и удельной массы песка.

3.2.Определение зернового состава и модуля крупности.

3.3.Определение влажности песка.

3.4.Определение содержания пылеватых и глинистых частиц.

3.5.Определение количества органических примесей.

3.6.Определение объемной и удельной массы крупного заполнителя.

3.7.Определение зернового состава, наименьшей и наибольшей крупности зерен щебня.

3.8.Определение в крупном заполнителе пылеватых и глинистых примесей.

3.9.Определение содержания в крупном заполнителе органических примесей.

 

4.Методика проведения работы .

4.1. Определение объемной и удельной массы песка. Работа выполняется факультативно студентами и лаборантом, а преподаватель показывает приборы, рассказывает порядок определения и результаты замеров. Студенты по приводимым ниже формуле и данным, сообщенным преподавателем, самостоятельно производят вычисления. Результаты этого опыта будут необходимы в дальнейшем для расчета состава бетона.

 Из пробы песка берут навеску около 30 гр., просеивают сквозь сито с отверстиями диаметром 5 мм, высушивают до постоянной массы и охлаждают до комнатной температуры в эксикаторе. Затем песок перемешивают и делят на две равные части. Каждую часть навески высыпают во взвешенный пикнометр. После чего взвешивают пикнометр вместе с испытываемым песком. Затем 2/3 объема пикнометра заливают дистиллированной водой, перемешивают содержимое и ставят пикнометр, в слегка наклоненном состоянии, в водяную баню и кипятят в течение 15-20 мин. Кипячение удаляет пузырьки воздуха. После этой операции пикнометр обтирают, охлаждают до комнатной температуры, доливают до метки дистиллированной водой и взвешивают. Затем пикнометр освобождают от содержимого, промывают, наполняют до отметки дистиллированной водой и снова взвешивают. Удельную массу песка, т.е. объемную массу его зерен вычисляют по формуле:

 

( G _{1 -} G ₂ ) * ¡ в

  ¡ п = -----------------------; ( гр./см²)

G ₁ - G + G ₃ + G ₄

где G ₁ - масса пикнометра с песком в гр.;

     G ₂ - масса пустого пикнометра в гр.;

     G ₃ - масса пикнометра с дистиллированной водой в гр.;

     G ₄ - масса пикнометра с водой и песком после удаления воздуха в гр.; 

     ¡ в - удельная масса воды в гр.

 

Удельная масса песка вычисляется как среднее арифметическое результатов обеих частей навески. ГОСТ допускает измерение удельной массы песка другим, ускоренным методом. Из средней пробы песка берут 200 гр, просеивают сквозь сито с отверстиями диаметром 5 мм, высушивают до постоянной массы и охлаждают в эксикаторе. После этого отвешивают две навески по 75 каждая. Прибор Ле-Шателье наполняют водой до нижней нулевой риски, причем уровень определяют по нижнему мениску. Каждую навеску песка, через воронку, всыпают ложечками небольшими равномерными порциями до тех пор, пока уровень жидкости в приборе не поднимется до риски с делением 20мл. Для удаления пузырьков воздуха прибор поворачивают несколько раз вокруг его вертикальной оси. Остаток песка не вошедший в прибор взвешивают с точностью до 0,01 гр. Удельную массу в этом случае вычисляют по формуле:

 

¡ п = ( m - m ₁ ) / V , (гр./см³)

 

    где m - масса навески в гр.;

             m _{1 -} масса остатка песка в гр.;

             V - объем воды, вытесненной песком.

 

Расхождение между результатами двух определений должно быть не больше 0,02гр./см³.В случае больших расхождений производят третье определение и вычисляют среднее арифметическое двух ближайших значений. Объемная насыпная масса песка определяется по методике, приведенной в лабораторной работе 1. По известным величинам удельной и объемной массы песка можно рассчитать его пустотность;

П = (¡ - ¡об) / ¡ * 100,%

 

                   где ¡ - удельная масса песка в гр.; 

                   ¡ об - объемная масса, в гр.

Хороший песок имеет пустотность в пределах 38 ¸ 42%.

 

 4.2. Определение зернового состава и модуля крупности. Зерновой состав песка характеризуется крупностью отдельных фракций. Определяется просеиванием сухой пробы песка через стандартный набор сит с отверстиями 10, 5, 2,5, 1,25, 0,63, 0,14 мм. Берут пробу песка массой около 2 кг и высушивают до постоянной массы, а затем просеивают через сито с круглыми отверстиями 10 и 5 мм. Просеивание производят механическим или ручным способом. Продолжительность просеивания должна быть такой, чтобы при контрольном интенсивном встряхивании каждого сита в течение 1 минуты через него проходило не более 0,1 общей массы просеиваемой навески. При ручном просеивании разрешается определять окончание просеивания следующим упрощенным способом: каждое сито интенсивно трясут над листом бумаги. Просеивание считается законченным, если при этом практически не наблюдается падение зерен песка. Остатки на ситах (G₁₀ и G₅) взвешивают и высчитывают процентное содержание в песке фракций гравия с размером зерен 5 ¸ 10 мм (гр 5) и более 10 мм (гр.10) с точностью до 0,1% по формуле:

Гр₁₀ = G ₁₀ / G * 100%; Гр₅ = G ₅ / G * 100, %

 

       где G ₁₀ - остаток на сите с отверстиями 10мм в гр.;

         G ₅ - то же с отверстиями 5мм.;

        G - масса пробы в гр.

 

Из пробы песка, прошедшего через эти сита, отбирают навеску равную 1000 гр, для определения зернового состава песка без фракций гравия, и просеивают через стандартный набор сит. Полученные на каждом сите остатки взвешивают с точностью до 0,1 гр. и вычисляют частные и полные остатки на каждом сите. Частный остаток на каждом сите, т.е. часть пробы, непосредственно оставшейся на данном сите вычисляют по формуле:

 

а _{i =} G i / G *100,%

                 где _{G i} - масса остатка в кг.;

                        _G - масса взятой навески в кг.

 

Полный остаток на каждом сите вычисляют как сумму частных остатков на всех предыдущих верхних ситах , начиная с сита 2,5 мм, и частного остатка на данном сите: А _i = а_0.25 + .... + а _i (%)

 

Результаты определения зернового состава песка записывают в таблицу:

 

 

          Таблица № 1

Остатки	Размер отверстий сит в мм					Проходит
на ситах	2.5	1.25	0.63	0.315	0.14	через 014
Частные (%) Полные (%)

 

 

Для оценки пригодности песка для бетонов пользуются графиком, характеризующим области оптимальных зерновых составов песка. Эти области на графике заштрихованы. Результаты определения полных остатков исследуемого песка наносят на график и соединяют полученные точки на ординатах, соответствующих каждому ситу. Получается ломаная линия. Песок признается качественным в отношении зернового состава, если кривая рассева его находится в заштрихованной области графика.

  Модуль крупности песка, без фракций гравия равен частному от деления на 100 суммы полных остатков на всех ситах, начиная с верхнего сита с отверстием 2,5 мм. Модуль крупности вычисляют до 0,1 по формуле:

Мк = (А2.5 + А1.25 + А0.63 + А0.315 + А0.14) / 100

   По величине модуля крупности пески делят на три группы: крупный - модуль крупности 2,5; средний - модуль крупности 2 ¸ 2,5; мелкий - модуль крупности 2.

 

4.3.Определение влажности песка.

.При расчете количества песка для бетонной смеси необходимо учитывать его влажность. Для определения влажности песка берут 2 навески песка по 0,5кг. Каждую из отобранных проб насыпают в сосуд и сразу же взвешивают, а потом высушивают до постоянной массы. Влажность песка по массе вычисляют с точностью до 0,1 по формуле:

 

W = ( G ₁ - G ₂ ) / G ₂ *100,%

                   где G ₁ - масса пробы в состоянии естественной влажности, г.;

                   G ₂ - масса пробы в сухом состоянии, г.

 

Влажность песка вычисляют как среднее арифметическое результатов определения влажности двух проб.

 

4.4.Определение содержания пылеватых и глинистых частиц. Работа производится факультативно с последующим сообщением студентам о процентном содержании глины и пыли в исследуемом песке. Песок, предназначенный для обычного бетона, не должен содержать более 5% пылевидных и глинистых частиц. Если в песке содержится их больше, то перед использованием его необходимо промыть водой. Содержание в песке пылевидных примесей определяют методом отмучивания. Сущность этого метода заключается в выделении из пробы песка частиц менее 0,05 мм. Метод основан на различной скорости осаждения крупных и мелких зерен в воде: чем мельче зерна, тем медленнее они осядут. Зная время, в течение которого зерна 0,05мм и крупнее осядут в сосуд с водой определенной высоты, и, удаляя не осевшие за это время зерна, песок разделяют, сливая воду.

Берут 1000 гр. сухого песка, помещают в сосуд, заливают водой так, чтобы высота слоя воды над песком была около 200 мм. Выдерживают песок в воде в течение 2 часов, периодически помешивая. Затем содержимое снова энергично перемешивают и оставляют в покое на две минуты. Через 2 минуты воду сливают, оставляя слой ее над песком не менее 30 мм. После этого песок снова заливают водой и повторяют сливание. Так делают до тех пор, пока вода не останется полностью осветленной. Закончив отмучивание, промытую пробу песка высушивают до постоянного веса и рассчитывают содержание в песке пылевидных и глинистых частиц с точностью до 0,1г.

 

Отм = ( G - G ₁ ) / G * ,100%

                   где G - масса навески песка до отмучивания, г;

                     G ₁ - масса высушенной навески после отмучивания, г _.

 

4.5.Определение содержания в песке органических примесей. Опыт проводится факультативно. В мерный цилиндр емкостью 250 мл засыпают пробу песка до уровня 130мл и заливают 3%-ным раствором едкого натра (NаОН) до уровня 250 мл. Содержимое цилиндра энергично перемешивают и оставляют на 24 часа, повторяя перемешивание.

Через 24 часа определяют цвет жидкости над песком, сравнивая его с эталоном. Отсутствие окраски жидкости над песком или окраски заметно светлее эталона служит признаком пригодности песка для бетонов и растворов. Когда цвет жидкости незначительно светлее цвета эталона, содержимое сосуда подогревают в течение 2 ¸ 3 часов при температуре 60-70°С и вновь сравнивают цвет жидкости с эталоном. При подогреве реакция щелочи с гумусовыми кислотами проходит быстрее и полнее. Цвет раствора должен быть не темнее эталона, в противном случае песок признается не пригодным для применения.

 

4.6.Определение объемной и удельной массы крупного заполнителя. Знание удельной и объемной массы щебня уже определялось при выполнении лабораторной работы 1. Определение объемной насыпной массы щебня для крупности зерен 20мм. и менее определяется в цилиндре емкостью 50 литров. Все остальные операции и расчет пустотности щебня производить в соответствии с той же работой. Результаты записывают в следующей последовательности:

 

Удельная масса зерен щебня ________________

Объемная масса зерен щебня ________________

Объемная насыпная масса __________________

Пустотность щебня ________________________

 

4.7 Зерновой состав щебня и гравия. Определяется путем рассева сухой пробы на стандартном наборе сит с круглыми отверстиями размером сверху вниз 70, 40, 25, 20, 15, 10 ,5, 3 и 0,14 мм. В зависимости от наибольшей крупности зерен принимают различную величину пробы. При наибольшей крупности зерен:

 

                до 10 мм. - проба - 5 кг; до 20 мм. - проба - 10 кг; 

                  до 40 мм. - проба - 20 кг; до 70 мм. - проба - 30 кг.

 

Пробу просеивают через стандартный набор сит и определяют суммарную массу просеянной пробы в граммах как сумму частных остатков на каждом сите.

 

S G = G₀₁₄ + G ₃ + G ₅ + G ₁₀ + G ₁₅ + G ₂₀ + G ₂₅ + G ₄₀ + G _70,

 

где G ₀₁₄ и т.д. частные остатки на ситах с отверстиями обозначенными индексами, в гр.

 

На основании полученных данных рассчитывают в % частные остатки на ситах:

 

а i = G i / S G i * 100%,

 

                                            где G i - масса остатка на данном сите.

 

По известным величинам частных остатков рассчитывают полные остатки в % на каждом сите, которые равны сумме частных остатков на данном сите и всех вышележащих ситах с большим размером отверстий. Данные заносятся в таблицу аналогичную таблице 1. Наибольшую и наименьшую крупность зерен в щебне определяют следующим способом.

 По результатам полных остатков на ситах строят кривую просеивания откладывая на оси абсцисс размеры отверстий сит в масштабе, а на оси ординат - полные остатки на ситах в %. При этом 0% на графике соответствует размеру отверстий сита, полный остаток на котором равен 0,а 100% соответствует ситу с размером отверстий 0,14мм. Точки пересечения перпендикуляров соединяют плавной кривой.

Наименьшая крупность зерен щебня (Dmin) характеризуется размером отверстий сита полный остаток на которой, определенный на кривой просеивания, составляет 5%, а наибольшая крупность (Dmax) - размерами отверстия сита, полный остаток на которых равен 95%. Для определения Dmin и Dmax по кривой просеивания из точек 95% и 5% устанавливают перпендикуляр до пересечения с кривой просеивания, а затем из полученной точки пересечения проводят вертикальную линию на ось абсцисс. Размер отверстия сита в точках пересечения будет соответствовать наименьшему и наибольшему размеру зерен щебня.

Оптимальный состав щебня оценивают по графику. Если кривая просеивания вписывается в заштрихованную область, то состав крупного заполнителя будет наиболее выгоден и оптимален.

 

4.8 Содержание в щебне пылевидных и глинистых частиц. Он допускается не более 3%.  Методика проведения аналогична определению примесей в песке, с той лишь разницей, что для щебня крупность зерен до 40 мм. Навеска равна 5 кг, а для более крупных - 10 кг. Уровень воды при проведении опыта такой же, как для песка.

 

4.9 Определение содержания в щебне органических примесей. Производиться аналогично п.4.5 теми же приборами, только испытанию подвергают щебень с наибольшей фракцией 20 мм.

 

По результатам испытания щебня студенты составляют таблицу следующей формы:

 

  Таблица 2

Показатель	Результат испытаний	Требования ГОСТов
Удельная масса г/см3 Объемная масса г/см3 Объемная насыпная масса г/см3 Пустотность % Зерновой состав Содержание пылеватых и глинистых Содержание органических примесей		не более 45% соответствие графику не более 3% не темнее эталона

Вывод: (пригоден, не пригоден)

5.Содержание отчета.

5.1 Наименование работы.

5.2 Приборы и материалы.

5.3 Ход работы (описание)

5.4 Таблицы и графики.

5.5 Вывод о пригодности песка и щебня.

 

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 9.

⇐ Предыдущая3456789101112Следующая ⇒

Поделиться: