Як крупний заповнювач для бетону використовують гравій та щебінь. Залежно від насипної щільності та структури зерен крупного заповнювача розрізняють щільні (важкі) наповнювачі (насипна щільність більше 1200 кг / м 3), що використовуються для важкого бетону, і пористі (насипна щільність дорівнює або менше 1200 кг / м 3), що використовуються для легкого бетону.
Насипна щільність крупного заповнювача - один з важливих якісних показників. Вона залежить від щільності зерен заповнювача і від його межзерновой пустотности. Насипна щільність Pнас визначається шляхом зважування проби заповнювача в посудині з відомою місткістю по формулі:
де m - маса проби заповнювача з посудиною, кг,
mc - маса посудини, кг. Vс - місткість посудини, м 3.
Межзерновая порожнинність показує, яку частку становлять порожнечі між зернами великого заповнювача від його обсягу в пухко-насипному стані Вона може бути розрахована за формулою для розрахунку пористості, якщо відомі насипна щільність Pнас заповнювач і його щільність в шматку pm
Межзерновая порожнинність зазвичай становить 0,4 ... 0,5. Це означає, що близько половини обсягу крупний заповнювач займає повітря. При використанні в бетоні в бетоні важливо, щоб межзерновая порожнинність заповнювач була якомога менше. В цьому випадку знижується витрата цементу при збереженні необхідних властивостей бетону. Зменшити межзерновую пустотность заповнювач можна правильним підбором зернового складу так, щоб дрібні зерна займали порожнечі між великими.
Зерновий склад. За крупності зерен щебінь і гравій поділяють на такі фракції: 5 ... 10, 10 ... 20, 20 ... 40, 40 ... 70 мм. Для масивних конструкцій допускається використовувати фракції більшого розміру. У будівництві застосовують великий заповнювач у вигляді суміші фракцій, що забезпечує мінімальну межзерновую пустотность, або у вигляді окремих фракцій за умови подальшого їх змішання в заданих співвідношеннях. Чим менше межзерновая порожнинність, тим менше витрата цементно-піщаного розчину (а в кінцевому рахунку цементу), що заповнює в бетоні порожнечі між зернами заповнювача.
Міцність великого заповнювача для важких бетонів повинна бути в 1,5 ... 2 рази вище міцності бетону. Оцінка міцності заповнювача може проводитися по міцності тієї породи, з якої отримано заповнювач, шляхом випробування випиляних з неї кернів (циліндричних зразків) або шляхом оцінки подрібнюваністю самого заповнювача. Дробильність заповнювач оцінюється за кількістю дрібниці, що утворюється при стисненні проби заповнювача (гравію або щебеню) в сталевий формі під певним зусиллям. Показник подрібнюваністю Др (%) обчислюють з похибкою до 1% за формулою:
де m1 - випробовувана проба щебеню (гравію), кг,
M2 - залишок на контрольному ситі після просіювання роздробленою в циліндрі проби щебеню (гравію), кг.
Залежно від подрібнюваністю при стисканні в циліндрі щебінь підрозділяють на наступні марки по міцності: М1400, М1200, М1000, М800, М600, М400, М300 і М200.
В межах цих марок по подрібнюваністю при стисканні в циліндрі встановлені допустимі змісту зерен слабких порід, т. Е. Міцністю на стиск у насиченому стані зразків менше 20 МПа (табл. 13).
Вид породи і марка по подрібнюваністю щебеню і гравію
Морозостійкість заповнювач має бути вище проектної морозостійкості бетону.
Шкідливими домішками в крупному заповнювачі, як і в піску, є органічні, пилуваті і глинисті. Методи їх визначення такі ж, як і для піску. Особливо шкідлива глина на поверхні заповнювача, так як перешкоджає його зчепленню з цементним каменем. Кількість пилуватих, глинистих і мулистих домішок, які визначаються відмулюванням, не повинно бути більше 1 ... 3% в залежності від виду заповнювача і класу бетону. Глина у вигляді грудок знижує морозостійкість бетону, тому її присутність неприпустимо.
У великому заповнювачі не повинно бути зерен, що містять активний кремнезем, так як це може з часом викликати руйнування бетону.
Радіаційно-гігієнічна оцінка вмісту природних радіонуклідів обов'язкове для всіх наповнювачів, і особливо для получемих з промислових відходів (металургійних шлаків і т.п.).
Щебінь в залежності від вмісту зерен пластинчастої та голчастої форми поділяють на п'ять груп, які повинні відповідати зазначеним у таблиці 14.
Св. 10 до 15 включ.
"15" 25 "
Св. 25 до 35 включ.
"35" 50 "
Примітка - За погодженням виробника зі споживачем допускається випуск щебеню з вивержених гірських порід, що містить св. 50%, але не більше 65% зерен пластинчастої (лещадної) і голчастої форми.
До пластинчастої та голчастої зерен відносять такі, в яких товщина або ширина менше довжини в 3 і більше разів.
I. Визначення насипної щільності
Для визначення насипної щільності щебеню використовують стандартні циліндри об'ємом 5 л - для фракції 5-10 мм і 20 л - для фракції 10-20 мм.
Визначають масу циліндрів, потім висушений до постійної маси щебінь насипають в циліндр з висоти 10 см. До освіти конуса. Надлишок матеріалу знімають врівень з краями циліндра без ущільнювача, потім зважують циліндр зі щебенем і підраховують насипну щільність рн в кг / м по формулою:
р = m - m / V, (31)
де m2 - маса мірного циліндра, кг;
m - маса мірного циліндра з піском, кг;
V - об'єм циліндра, м.
Результат підраховують як середнє арифметичне з двох визначень.
II. Визначення зернового складу щебеню однієї фракції
Крупний заповнювач поділяють по крупності на 4 фракції: 5-10мм, 10-20мм, 20-40мм і 40-80мм. Щебінь, гравій та щебінь з гравію можуть надходити у вигляді суміші двох або більшого числа фракцій. Зерновий склад кожної фракції або суміші фракцій повинен перебувати в необхідних ГОСТ межах (табл. 15).
Таблиця 15 - Межі зернового складу крупний заповнювач
Розмір отворів контрольних сит
З щебеню однієї фракції, висушеного до постійної маси, відбирають пробу: для фракції 5-10мм - в кількості 5 кг; для фракції 10-20 мм - 10 кг.
Пробу просіюють через контрольні решета з діаметрами отворів:
найменший - Днаім. середній - 0,5 (Д + Д), найбільший - Днаиб розмірів зерен щебеню даної фракції, а також через сито отворами розміром 1,25 Днаиб. Потім визначають приватні і повні залишки на кожному ситі в процентах від маси всієї проби.
Приватний залишок (a) - це відношення маси залишку на даному ситі m до масі всієї навішення:
a = m / m · 100%. (32)
Повний залишок на будь-якому ситі А дорівнює сумі приватних залишків на цьому ситі і всіх ситах більшого розміру.
Отримані результати зіставляють з величинами, зазначеними в табл. 5 і дають висновок про відповідність крупний заповнювач вимогам стандарту за зерновим складом.
III. Визначення форми зерен щебеню
Пластинчасті (лещадністю) і голчасті зерна збільшують порожнистість щебеню, викликають перевитрату цементу в бетоні, погіршують його легкоукладальність.
Для визначення змісту в щебені пластинчастих (лещадністю) і голчастих зерен беруть наважку щебеню, рівну 0,25 кг для фракції 5-10мм і 1,0 кг для фракції 10-20мм. Візуально відбирають зерна, товщина або ширина яких менше довжини у три і більше разів.
Виходячи з результатів, визначають групу щебеню за змістом зерен пластинчастої (лещадної) і голчастої форми.
IV. Визначення міцності щебеню
Міцність великого заповнювача визначають методом роздавлювання його проби в сухому або насиченому водою стані в металевому циліндрі з обчисленням показника подрібнюваністю Др (%) за формулою 30, зазначеної вище.
де m1 - випробовувана проба заповнювач, кг;
м2 - залишок на контрольному ситі після просіювання раздроб- ленной в циліндрі проби заповнювача, кг.
Марку щебеню визначають за показником подрібнюваністю (табл. 16. і 17.) в залежності від виду гірської породи і способу випробування.
Марка щебеню по міцності
Втрати,% по масі, при випробуванні щебеню з осадових або метаморфічних порід
Для визначення показника подрібнюваністю з щебеню фракції 5-10 мм або 10-20 мм відбирають пробу масою 0,5 кг для випробування в циліндрі діаметром 75мм.
Проби щебеню при випробуванні в сухому стані висушують до постійної маси, а при випробуванні в насиченому водою стані відпускають в воду на 2 години.
Після насичення водою з поверхні зерен щебеню видаляють вологу м'якою вологою тканиною.
Сталевий циліндр заповнюють щебенем, вільно засипаючи його з висоти 50мм так, щоб після розрівнювання верхній рівень матеріалу приблизно на 15мм не доходив до верхнього краю циліндра. У разровненную щебінь ставлять пуасон і на пресі руйнують щебінь, доводячи максимальний тиск до 5тн.
Щебінь зважують до випробування або відразу після випробування, потім просівають через сито, діаметр якого в чотири рази менше мінімальної фракції щебеню.
При випробуванні щебеню в насиченому водою стані пробу після просіювання промивають водою на ситі і видаляють поверхневу вологу зерен щебеню м'якою вологою тканиною. Залишок щебеню на ситі зважують і визначають показник дробності з точністю до 1%.
Результат випробувань визначають як середнє значення з двох визначень.
1. Для яких цілей можна застосувати великий заповнювач в бетоні?
2. Які матеріали застосовують як крупний заповнювач?
3. Які фракції крупного заповнювача випускаються?
4. Яка форма зерен крупного заповнювача краща для бетонних робіт? Чому?
5. Яка міцність крупний заповнювач має бути при його застосуванні в бетоні?
6. Якими показниками оцінюються міцність крупного заповнення? Як вона визначається?
Лабораторна робота № 8