Определение зернового состава щебня (гравия)

Зерновой состав крупного заполнителя (щебня или гравия) в значительной мере влияет на качество приготовленного на нём бетона. При выборе зернового состава крупного заполнителя для бетона необходимо исходить из основного требования: получить наименьший объём пустот в крупном заполнителе, а, следовательно, наименьший расход цемента в бетоне заданной марки.

В зависимости от размера зерен щебень (гравий) подразделяют на следующие фракции: 5-10, 10-20; 20-40 ,и 40-70 мм. В каждой фракции гравия или щебня должны быть зерна всех размеров: от наибольшего до наименьшего для данной фракции.

Зерновой состав загрязненного нефракциоцированного щебня (гравия) определяют просеиванием с одновременной промывкой водой пробы заполнителя. В условиях учебной лаборатории при испытании щебня (гравия), зерна которого не имеют примесей глины, зерновой состав рекомендуется определять без одновременного промывания водой по приведенной ниже методике.

В данном случае крупный заполнитель высушивают до постоянной массы и берут для испытания пробу в количестве 5; 10; 20 и 50 кг при наибольшей крупности его соответственно 10; 20; 40 и 70 мм. Щебень (гравий) просеивают через набор сит с отверстиями размером 1,25 D; D; 0,5(D +d); d, собранных в колонку, и определяют частные и полные остатки на каждом сите, % по массе рассеиваемой пробы.

При отсутствии сите отверстиями, диаметр которых точно равен 1,25D и 0,5(D + d) – разрешается пользоваться ситами стандартного набора, размеры отверстий которых наиболее близки требуемым. Обычно рассеивают пробу через набор сит следующих размеров: 70; 40; 20; 10 и 5 мм.

В случае, когда остаток образовался на сите с отверстиями диаметром 70 мм, определяют также необходимый для построения кривой просеивания предельный размер зерен щебня (гравия), используя проволочные кольца-калибры различного диаметра – 100, 120 мм или более в зависимости от крупности.

Далее вычисляют частные остатки на каждом сите, % к суммарной массе просеянной пробы:

a_i = (m_i 100)/∑m, (3.7)

где m_i – масса остатка на i-ом сите, кг; ∑m – сумма частных остатков на всех ситах, кг.

По известным значениям частных остатков рассчитывают полные остатки, %, на каждом сите:

A_i = a₇₀ +… + a_i, (3.8)

где a₇₀ +… + a_i – частные остатки на всех ситах с большими размерами отверстий плюс остаток на данном сите, %.

Затем устанавливают наибольшую D и наименьшую d крупность зерен щебня (гравия).

Определение: за наибольшую крупность зерен D принимают размер отверстия того верхнего сита, на котором полный остаток не превышает 5 %.

Определение: за наименьшую крупность d принимают размер отверстия нижнего сита, полный остаток на котором составляет не менее 95 %.

Кроме того, вычисляют значения 0,5(D + d) и 1,25D. Зерновой состав каждой фракции или смеси фракций должен находиться в пределах, указанных в табл. 3.1.

Таблица 3.1

Зерновой состав щебня (гравия)

Диаметр отверстий контрольных сит, мм	d	0,5 (d + D)	D	1,25D
Полные остатки на ситах, % по массе	От 90 до 100	От 30 до 60	До 10	До 0,5
Примечания 1 Для щебня и гравия фракций от 5 (3) до 10 мм и смеси фракций от 5 (3) до 20 мм применяют дополнительно: нижние сита 2,5 мм (1,25 мм), полный остаток на которых должен быть от 95 % до 100 %. 2 По согласованию изготовителя с потребителем допускается изготавливать щебень и гравий с полным остатком на сите 0,5 (d + D) от 30 %до 80% по массе.

Качество зернового состава щебня (гравия) оценивают значением полных остатков (в %) на ситах с контрольными отверстиями Д_наим; 0,5(Д_наим + Д_наиб); Д_наиб и 1,25Д_наи6. Откладывая на графике (рис. 3.1) по оси ординат эти значения, получают четыре точки, которые соединяют ломаной линией. Щебень (гравий) признают годным по зерновому составу для приготовления бетона, если кривая его зернового состава располагается в заштрихованной части графика.

При выполнении данной лабораторной работы студенты определяют зерновой состав щебня или гравия, на зернах которого нет примесей глины и он не сильно загрязнен пылью. При этом условии можно отказаться от промывания заполнителя водой. Пробу щебня (гравия) с наибольшей крупностью зерен 40 и 70 мм, высушенную до постоянной массы, просеивают на наборе стандартных сит, после чего рассчитывают частные и полные остатки на ситах в процентах и результаты заносят в таблицу журнала для лабораторных и практических работ. Затем наносят на график полные остатки на ситах с размерами отверстий Д_наим; 0,5(D + d); D и 1,25D, соединяют полученные точки и оценивают пригодность щебня (гравия) для приготовления бетона.

Рис. 3.1. Зерновой состав щебня (гравия)

Пример.При просеивании навески 20 кг щебня наибольшей крупностью 40 мм частные остатки на каждом сите составили: m₄₀ – 0,8 кг, m₂₀ –10,2 кг, m₁₀ – 7,8 кг, m₅ – 1,0 кг, ; m₀₅ –0,2 кг. Эти значения заносят в табл. 3.2. Сюда же заносят частные остатки a_i % , вычисленные по приведенной ранее формуле. Затем вычисляют полные остатки A_i , %, по формуле, приведенной выше, и заносят их в табл. 3.2.

Таблица 3.2 – Зерновой состав щебня (масса 20 кг)

Остаток на сите	Размеры отверстий сит, мм
					Прошло через сито № 5
Частный,
кг	-	0,8	10,2	7,8		0,2
%	-
Полный, %	-

По значению полных остатков устанавливают: Д_наим = 5 мм; Д_наи6 = 40 мм; 0,5(Д_наиб + Д_наиб) = 0,5(5+40) = 20 мм и 1,25Днаиб = =50 мм. После этого на график (см. рис. 7.7) наносят значения соответствующих полных остатков, %: А₅ = 99, А₂₀ = 55, А₄₀ = 4 и А₅₀ (в данном примере А₇₀) = 0. Соединяя полученные точки ломаной линией, находят, что кривая зернового состава щебня располагается в заштрихованной части графика, а это свидетельствует о пригодности щебня для приготовления бетона.