Зерновий составзаполнітеля - ключовий параметр при його виборі. Заповнювачі для бетону займають близько 80% всього його обсягу, таким чином, складаючи основну частину і в значній мірі визначаючи основний спектр його характеристик (теплотехнічні властивості, міцність і т.д.). У свою чергу, сам заповнювач складається з окремих зерен, розміри яких змінюються безперервним чином від 0,16 до 120 мм, що призводить до поділу наповнювачів на великий (розміри зерен більше 5 мм - гравій або щебінь) і невеликий (розміри зерен менше 5 мм - пісок). Розміри зерен заповнювачів важливі через залежності витрати цементу від сумарної площі поверхонь зерен - цементне тісто має повністю покрити поверхню кожного зерна заповнювача. Виходячи з вищесказаного, стає очевидним шлях, по якому можна піти для економії цементу - формування каркаса бетону необхідно забезпечити максимально можливе великими частками заповнювача, проміжки (порожнечі) між якими потрібно заповнити дрібним заповнювачем. Очевидно, що в такій постановці завдання, ми маємо проблему знаходження оптимального гранулометричного складу, який задається кривою розподілу зерен за розмірами (т.зв. графік зернового складу).
У даній статті ми наведемо кілька розрахункових прикладів. пов'язаних з використанням гранулометричного складу крупний заповнювач (щебінь). Припустимо, що у нас є два види щебеню - №1 і №2 - зерновий склад яких заданий в таблиці нижче у вигляді приватних залишків на відповідних ситах (приватний залишок - залишок пройшла через більш велике сито суміші при просіюванні її через меншу сито):
Зерновий склад у вигляді приватних залишків на ситах, в%
Далі, нехай відомо, що насипна маса щебеню №1 дорівнює 1400 кг / м 3 (насипна щільність), а об'ємна маса - 2500 кг / м 3 (дійсна густина), для щебеню №2 відповідні дані рівні - 1450 кг / м 3 і 2700 кг / м 3. Розрахуємо пустотность і придатність щебеню для бетонних робіт, а також побудуємо графік зернового складу.
Межзерновая порожнинність обчислюється за формулою:
і для щебеню №1 η = 44%, для №2 - 46,4%.
Щоб побудувати графік зернового складу нам необхідно спершу розрахувати повні залишки на ситах - повний залишок на ситі n дорівнює сумі всіх приватних залишків (включаючи поточний) на ситах n-1, n-2, n-3 і т.д. У нашому випадку ми маємо таку таблицю:
Зерновий склад у вигляді повних залишків на ситах, в%
Розміри отворів сит, мм
За результатами вихідної і отриманої таблиць ми визначаємо, по-перше, найбільший діаметр (Dнаіб), який відповідає розміру отворів сит, повний залишок на яких не перевищує 5%. Для щебеню №1 і №2 - 20 мм. По-друге, визначаємо найменший діаметр (Dнаім) - розмір отворів сита, на якому залишається не менше 95%, яку просівають навішування щебеню. Для щебеню №1 і №2 - 3 мм. По-третє, визначаємо полусумму найбільшого і найменшого діаметрів - 11,5 мм. Округляючи, отримаємо 10 мм. По-четверте, визначаємо величину 1,25Dнаіб = 25 мм. Округляючи до найближчого розміру сита, отримуємо 30 мм. Отримані значення для розмірів відкладені на графіку, представленому внизу.
Для оцінки придатності щебеню візьмемо ГОСТ 8267-64, ГОСТ 8268-62 і ГОСТ 10260-62 і представимо вимоги до гранулометричному складу за цими ГОСТ і наші дані на одному графіку.
Зерновий склад щебеню і область допустимих значень